Чаму лёд такі слізкі: вучоныя абверглі тэорыю са школьных падручнікаў
- 26.12.2025, 12:55
Гэты прыродны працэс дагэтуль разумелі няправільна.
Узімку адной з самых непрыемных праблем з'яўляецца галалёд. Хаця кожны з нас не раз у жыцці падаў на слізкім тратуары, патлумачыць прычыну гэтага з'явішча не так ужо проста.
Як піша earth.com, дзесяцігоддзямі ў школьных падручніках падавалася версія, якая ніколі надзейна не пацвярджалася эксперыментамі. Але новае даследаванне прапануе альтэрнатыўнае тлумачэнне, больш падобнае на праўду.
Даследаванне, якім кіраваў прафесар Саарландскага ўніверсітэта (Германія) Марцін Мюзэр і якое апублікавана ў часопісе Physical Review Letters, абвяргае версію пра «таянне» верхняга пласта лёду пры кантакце з іншымі аб'ектамі.
Класічнае тлумачэнне слізкасці лёду
Дзесяцігоддзямі вучняў вучылі, што лёд становіцца слізкім таму, што падэшва абутку або лязо канькоў сваім ціскам і трэннем прымушаюць таяць звыштонкі верхні пласт лёду, ператвараючы яго ў вадзяную плёнку на паверхні.
Аднак пры вельмі нізкіх тэмпературах гэтыя тлумачэнні проста не працуюць. Эксперыментальна не ўдалося зафіксаваць нават мінімальны нагрэў паверхні лёду ад інтэнсіўнага слізгання.
Новае тлумачэнне слізкасці лёду
Новае даследаванне засяроджваецца на дыполях — мікраскапічным размеркаванні станоўчых і адмоўных зарадаў у кожнай малекуле вады. У замёрзлай вадзе гэтыя дыполі ўпарадкоўваюцца ў крышталлічную рашотку, надаючы паверхні лёду пэўную электрычную арыентацыю.
Калі канькі або падэшва абутку датыкаюцца лёду, зараджаныя ўчасткі іх матэрыялаў узаемадзейнічаюць з павярхоўнымі малекуламі вады, змяняючы іх арыентацыю.
Ужыўшы метады камп'ютарнага мадэлявання, аўтары даследавання дэталёва прааналізавалі рух атамаў і малекул на паверхні лёду пры ўзаемадзеянні з іншымі аб'ектамі.
Мадэляванне паказала, што ў такой сітуацыі верхні пласт крышталлічнай структуры лёду разбураецца, пераходзячы ў неўпарадкаваную масу ледзяных аскепкаў, падобную да вадкасці. Па меры працягнення слізгання гэтыя зоны неўпарадкаванай структуры распаўсюджваліся ўздоўж мяжы кантакту, утвараючы слізкую праслойку нават пры самых нізкіх тэмпературах.
Пры гэтым лёд не плавіўся ў звыклым сэнсе, а падвяргаўся амарфізацыі — пераходу ад упарадкаванай крышталлічнай рашоткі да неўпарадкаванага матэрыялу.
Мадэляванні таксама паказалі, што розныя матэрыялы па-рознаму ўзаемадзейнічаюць з лёдам пры экстрэмальна нізкіх тэмпературах.
Гладкія і гідрафобныя паверхні, у прыватнасці некаторыя віды пластыку, дазваляюць неўпарадкаванаму пласту лягчэй слізгаць уздоўж іх. А вось матэрыялы, якія мацней прыцягваюць малекулы вады, ўтрымліваюць гэтую плёнку, павялічваючы трэнне, бо пласт не можа свабодна перамяшчацца.