Почему лёд скользкий? Этот вопрос ставил в тупик даже учёных

Английский физик Уильям Томсон, живший в XIX веке, признавался: если бы его спросили невзначай, отчего лёд скользкий, он ответил бы: «оттого что он скользкий», и только подумав, пришёл бы к правильному объяснению. Если вашему ребёнку тоже интересно в чём секрет скользкого льда, рассказываем, как это понятно объяснить.

Главный секрет — тонкая плёнка воды

Оказывается, что лёд скользкий не из-за того, что он гладкий, а из‑за тонкого слоя воды на его поверхности. Эта плёнка работает как смазка — она уменьшает трение между льдом и тем, что по нему движется (ботинком, коньком и т. д.). Но откуда берётся вода, если вокруг мороз?

Учёные выдвинули несколько версий.

Версия первая: давление

Самую известную версию придумал тот самый Уильям Томсон. Она звучит так: когда мы наступаем на лёд, наше тело давит на него. Из‑за давления температура плавления льда понижается — и он немного подтаивает.

Пример: представьте, что вы стоите на коньках. Весь ваш вес приходится на очень узкую полоску лезвия. Давление в этом месте становится большим, лёд подтаивает, появляется вода — и вы скользите.

Но позже выяснилось, что этот эффект слишком слаб: даже на коньках давление понижает температуру плавления всего на десятые доли градуса. При сильном морозе этого недостаточно, чтобы объяснить скольжение.

Версия вторая: трение

В 1939 году учёные Филип Бауден и Теренс Хьюз предложили другую версию: лёд плавится не от давления, а от трения. Когда конёк скользит по льду, возникает тепло — лезвие нагревается и буквально плавит лёд под собой.

Эксперименты показали, что при быстром скольжении конёк действительно нагревается, и на льду появляется вода. Однако и эта версия не объясняет то, как можно поскользнуться на льду, даже если просто стоя на месте.

Версия третья: вода есть всегда

А что, если лёд сам по себе чуть-чуть мокрый? Ещё в 1859 году великий физик Майкл Фарадей предположил: на поверхности льда всегда есть тончайшая плёнка воды, даже при сильном морозе. Он сделал это наблюдение на основе эксперимента: прислонил друг к другу два кубика льда, которые «слиплись». Учёные долго спорили с Фарадеем, но современные исследования подтвердили его правоту.

Дело в том, что молекулы воды в глубине льда крепко держатся друг за друга — они образуют строгую кристаллическую решётку (как солдаты в строю). Но на поверхности картина другая:

• молекулы там менее упорядочены;
• они могут немного двигаться и вращаться;
• из‑за этого верхний слой ведёт себя почти как жидкость.

Этот «полужидкий» слой есть всегда — даже при очень низких температурах. Его толщина зависит от температуры:

• при −35 градусах — около 10 нанометров (очень тонкий);
• при −5 градусах — уже около 100 нанометров (заметно толще).

Чем толще плёнка — тем более скользким становится лёд.

Почему соль помогает бороться со льдом?

Коммунальные службы посыпают дороги солью не просто так. Соль растворяется в тонком слое воды на поверхности льда и мешает молекулам снова выстраиваться в кристалл. Из‑за этого лёд тает даже при минусовой температуре, превращаясь в солёную воду.

Главное, что нужно запомнить: лёд скользкий не потому, что он гладкий, а потому что на его поверхности всегда есть тонкая водяная плёнка. Давление и трение помогают этой плёнке появиться быстрее и сделать лёд ещё более скользким.

Срочно подпишитесь на «Рамблер» в Max! Так мы останемся на связи даже в нестабильные времена.

Куда бъёт молния: сверху вниз или снизу вверх? Ответ не так прост