Algunos libros de texto que encontré, y una tarea que tuve que hacer hace varios años, sugirieron que la razón por la que podemos patinar sobre hielo es la peculiar -curva de la frontera hielo-agua. El razonamiento es que, debido a la alta presión que ejercen los patines sobre el hielo, se derretirá a temperaturas inferiores a y así proporcionar una fina película de líquido sobre la que podamos patinar. Luego se mencionó como un hecho divertido que se podía patinar sobre hielo en un planeta con lagos de dióxido congelado porque ese gas tiene la -curva al revés.
Mis cálculos en ese momento me dijeron que esto era, perdón por mi francés, tonterías. La presión no era lo suficientemente alta como para bajar el punto de fusión a algo así como grados Celsius.
Supongo que es algún otro mecanismo, probablemente relacionado con la estructura cristalina del hielo, pero realmente agradecería si alguien con más conocimientos pudiera decir algo al respecto.
Sí, es cierto que la presión es demasiado pequeña, pero la verdadera explicación aún no está justificada. Sin embargo, el sentido común es que hay una película lubricante de agua o al menos hielo anómalo. Para obtener una descripción general, consulte: http://lptms.u-psud.fr/membres/trizac/Ens/L3FIP/Ice.pdf
Esta pregunta ha sido muy disputada durante años.
Calderón y Mohazzabi brindan un excelente resumen de las diversas teorías propuestas a lo largo de los años para explicar por qué el hielo es tan resbaladizo en su artículo "Premelting, Pressure Melting, and Regelation of ice revisited"
Ofrecen pruebas tanto teóricas como experimentales de que ni la fusión por presión ni la fusión por fricción por sí solas explican el fenómeno y concluyen a partir de la microscopía de fuerza atómica, entre otras pruebas, que existe una capa superficial cuasilíquida previa a la fusión con propiedades especiales. Esto se propuso originalmente. por Faraday y Thompson en la década de 1850, que, junto con el derretimiento de la presión, hacen posible el patinaje sobre hielo.
En realidad, apuntan a otra investigación que muestra que el hielo no es el único sólido que se comporta de manera diferente en la superficie cuando está cerca de su punto de fusión. Las razones principales por las que notamos el hielo es porque es una de las pocas sustancias que encontramos que está cerca de su punto de fusión cuando lo encontramos y su abundancia.
El esquí también se ve favorecido por el derretimiento por fricción una vez que comienza el movimiento. Sin embargo, el alambre pesado que corta el hielo se derrite a presión y se regenera.
Otro artículo que resume bien la investigación previa es el de Dash et. Alabama.
Ambos documentos a los que se hace referencia también brindan un buen conjunto de referencias para lecturas adicionales.
Referencias
Vista previa/lectura en línea en: https://www.researchgate.net/publication/328766489_Premelting_Pressure_Melting_and_Regelation_of_Ice_Revisited
La afirmación de que el patín no ejerce suficiente presión para derretir el hielo es incorrecta. Imagina que el patín se baja verticalmente hasta que toca una superficie de hielo perfectamente plana. El área de contacto inicial (antes de que la hoja comience a hundirse en el hielo) sería incalculablemente pequeña y la presión inicial incalculablemente grande debido a las curvaturas. El “rocker” típico de una pala de estilo libre tiene un radio de 6 pies; su “hueco” de 7/16 a 10/16 de pulgada. La hoja suele tener un grosor de 0,15 pulgadas, por lo que sus dos bordes tienen ángulos de "mordida" de 7 a 10 grados. La velocidad a la que un borde podría derretir el hielo y hundirse estaría limitada por la conducción de calor. En una situación dinámica, con el patinador deslizándose a buena velocidad, la disipación viscosa en la fina capa de agua lubricante generaría parte del calor.tilt ) no se adapta bien a la curvatura de la trayectoria, habrá fricción adicional y efectos de sonido a medida que el borde muerde el hielo.
Recuerdo haber leído un libro (sobre física de superficies) durante mi estudio de posgrado sobre este tema. Había un diagrama sobre la fricción de un "patín" de acero sobre argón sólido a la temperatura de fusión del argón y por debajo de ella. El diagrama era cualitativamente idéntico al mismo experimento para el hielo. La fricción cayó a valores bajos cuando la temperatura se acercó al punto de fusión. El argón se funde regularmente, por lo que no es posible la fusión a presión. Lamento no haberme memorizado el título y el autor de ese libro :=( Georg
Otro hecho contra la fusión de 2presiones: ¿cómo funciona el esquí? La presión debajo de un esquí es muy baja.
Bueno, tener un bloque sólido de hielo. Ata pesas a una cuerda en ambos extremos y cuélgala sobre el hielo. La cuerda atravesará el hielo durante un período de tiempo, sin llegar a cortar todo el bloque. ¿Como sucedió esto? posiblemente la presión derritiendo cantidades minúsculas de hielo debajo de la cuerda y el agua volviéndose a congelar sobre la cuerda.
Se demostró que las moléculas de agua superficial vibran con más fuerza que las de la mayor parte, y tienen menos moléculas vecinas con las que interactuar. Aparentemente, esto crea una película nanométrica de agua casi líquida que reduce la fricción.
Regelación : la regeneración es el fenómeno de fusión bajo presión y congelación nuevamente cuando se reduce la presión. Muchas fuentes afirman que la regeneración se puede demostrar enrollando un alambre fino alrededor de un bloque de hielo, con un peso pesado adjunto.
Zapatos para patinadores sobre hielo:
El peso total del patinador se concentra en esta pequeña porción del área, por lo que el hielo debajo de los zapatos se derrite rápidamente [debido a la regeneración ] convirtiendo el hielo en agua (tenga en cuenta que debido a la alta presión, el hielo se convierte en agua sin aumento de temperatura, generalmente el hielo se derrite a 0 ℃ ). Por lo tanto, debido a la sustitución de una cierta cantidad de hielo por agua, la fricción de la superficie disminuye y el patinador se mueve fácilmente.
¿Por qué utilizar el término regeneración? Dado que debido a la presión (o) tensión, una pequeña cantidad de hielo se convierte en agua, todo el hielo no se rompe (se derrite), lo que hace posible el patinaje.
También: la gente intentó agregar en wiki, editar resumen
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