[ТЕСТ] Защо ледът е хлъзгав?

Зимният сезон е тук, а с него и неизбежното хлъзгане и пързаляне по улици и тротоари. Замисляли ли сте се какво прави леда достатъчно хлъзгав, за да позволи на балетистите да правят пируети и да се носят по него като по въздух? (или ако не внимавате, да паднете на тротоара дори и с най-хубавите си зимни обувки).

Учудващо, все още не знаем точния отговор, защото той е комбинация от няколко различни фактора и интересни физични феномени.

Когато стъпим на лед, се образува много тънък слой течна вода, която се движи под крака ни, което ни кара да се пързаляме. Но ледът е твърд, ще си кажете, и освен това навън е прекалено студено, за да остане течен, как така има слой вода под мен, защо не замръзва? Повечето твърди вещества не образуват такъв слой, защо ледът прави така?

Накратко, защото ледът (водата) не е като повечето вещества. Водата има едно необичайно свойство, че в течната си форма тя е по-плътна от в твърдата си (затова ледените кубчета плуват във вода). Поради това свойство, при прилагане на натиск (когато стъпите отгоре) молекулите се опитват да се компресират максимално, което ги кара да разрушат своята правилна подредба и да се върнат обратно в течно състояние.

Но, ако беше така, защо тогава ледът е хлъзгав дори и когато тежестта ни е разпръсната на голяма площ (като например когато сме на ски)?

Друга причина за образуването на слоя течна вода под краката ни е триенето между обувката ни и повърхността. То създава топлина, която разтапя горния слой на леда.

Но ледът е хлъзгав дори и без да се движим и да създаваме голямо триене, така, че и това не обяснява напълно феномена.

Известният физик Майкъл Фарадей прави интересно наблюдение (което може да опитате и вкъщи) – когато допрем 2 кубчета лед едно за друго, те не се пързалят, ами залепват и замръзват. Тънкият слой течна вода замръзва веднага ако не граничи с въздух, ами с друго парче лед. Това го довежда до идеята, която сега се нарича повърхностно топене.

При леда, молекулите вода се държат една друга в кристална решетка, като движението им се ограничава от заобграждащите ги молекули вода. Но тези на повърхността са хванати само от едната им страна, което им позволява да се движат по-свободно подобно на течното им състояние, дори и температурата да е под нула.

С две думи – ледът е хлъзгав заради специфичните свойства на водата, от която е направен. Не е много, но поне сега знаете интересните физични феномени, които стоят зад последното ви падане на ледената пързалка.

Източници:

• https://www.livescience.com/62621-why-is-ice-slippery.html
• https://sites.dartmouth.edu/dujs/#.WBUTAOErJE4
• https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.4936299?journalCode=jcp
• https://en.wikipedia.org/wiki/Premelting