وأيضًا لماذا يكون الجليد أو الثلج زلقًا جدًا؟
ظهرت العديد من النظريات حول هذ الموضوع منها أن الجليد أقل كثافة من الماء بحالته السائلة، فعندما تتحرك أو تخطو عليه سيؤدي الضغط المتولد من الوزن في انصهار الطبقة العليا من الماء إلى طبقة رقيقة. وتم رفض هذه النظرية لأنه لا يمكن خفض درجة انصهارالماء إلى أقل من -22 درجة مئوية.
نظرية أخرى تعتقد أن الحرارة الناتجة عن الاحتكاك عندما تتحرك الأجسام عبر الجليد تعمل على انصهاره، فتتكوّن طبقة رقيقة من الماء على الطبقة العليا من الجليد، التي تجعل الأشياء تنزلق عليها. هذا يسمى التسخين الاحتكاكي. ومع أن الاحتكاك يولّد حرارة، إلا أنها غير كافية لصهر الجليد عند درجة حرارة منخفضة جدًا. إلا أنه يمكن أن يلعب دورًا في تقليل الاحتكاك للأجسام بسرعة عالية.
يعتقد العلماء أن الطبقة السائلة فوق الجليد تنشأ لأن جزيئات الماء على السطح لها روابط كيميائية أقل من الكتلة ، لذا يمكنها امتصاص الاهتزازات الطبيعية بشكل أفضل. فالبنية البلورية المنتظمة جدًأ للجليد يرتبط فيها كل جزيء ماء في البلورة بثلاثة جزيئات أخرى. ومع ذلك، لا يمكن ربط الجزيئات الموجودة على السطح إلا باثنين آخرين. إن الارتباط الضعيف بالبلورة يسمح لجزيئات السطح هذه بربط وفصل نفسها إلى مواقع مختلفة على البلورة أثناء تحركها.
قال تروفر لـ مارتن تروفر، أستاذ الفيزياء في جامعة ألاسكا فيربانكس: "ما هو غير مألوف في الجليد هو أننا عادة ما نواجهه قريبًا جدًا من نقطة الانصهار. إنها حقًا المادة الوحيدة التي لدينا فيها الطور الغازي والمرحلة السائلة والمرحلة الصلبة ضمن النطاق المناخي الطبيعي الذي نعيش فيه. عندما تصل درجة الحرارة إلى 40 درجة فهرنهايت تحت الصفر (ناقص 40 درجة مئوية) يصبح الثلج مثل ورق الصنفرة".
ففي درجات الحرارة شديدة الانخفاض ، لا تمتلك الجزيئات الموجودة على السطح نفس القدر من الطاقة للكسر وإنشاء الروابط أثناء دورانها، وبالتالي يصبح الجليد غير زلق. وفقًا لبيانات بحثهم ، تبلغ درجة الحرارة لأقصى درجة من الانزلاق حوالي 19 درجة فهرنهايت (ناقص 7 درجات مئوية)، وهذه هي درجة الحرارة التي تستخدمها معظم حلبات التزلج السريع منذ سنوات.
المراجع:
62 مشاهدة
