science >> Wetenschap >  >> Fysica

Wat maakt ijs glad?

BrainStuff:waarom is ijs glad? Hoe dingen werken

IJs is geweldig als je aan het schaatsen bent of een drankje drinkt - maar niet zo geweldig als je van verraderlijke trappen glijdt. Maar verrassend genoeg de wetenschap achter precies waarom ijs zo glad is, blijft een mysterie.

Terwijl BrainStuff-hosts Ben Bowlin en Joe McCormick onderzoeken in de video hierboven, ijs houdt zich niet altijd aan de regels. Zeker wel, het kan gewoon water zijn dat koud genoeg is geworden om de faseovergang van een vloeistof naar een vaste stof te maken, maar dat is waar zijn rebelse karakter begint te tonen. Andere vaste stoffen zijn niet glad als ze een toestandsverandering ondergaan. Magma koelt af en verandert in stollingsgesteente - en gesteente zelf is niet glad.

Bovendien, ijs wordt niet per se glad omdat het koud is. Je zou de hele dag op bevroren beton kunnen slenteren zonder je zorgen te maken over uitglijden. Dus waarom wordt water zo glad, zelfs als het een vaste stof is?

Hier is de kicker:wetenschappers weten het niet precies zeker. Ze weten dat de gladde aard van ijs niets te maken heeft met de staat als vaste stof. Het kan eigenlijk te maken hebben met het feit dat het oppervlak van ijs snel weer vloeibaar wordt. Dit betekent dat de reden dat u uitglijdt en valt op een bevroren vijver, dezelfde reden is waarom u uitglijdt en valt op een pas gedweilde tegelvloer. Maar waarom is die vloeistof daar in de eerste plaats? Waarom bevriest het niet zoals de rest van het ijs eronder?

Zelfs bij temperaturen onder nul, ijs kan glad zijn. Ascent PKS Media Inc./Getty Images

Voor starters, wat de natuur- en scheikundeboeken al tientallen jaren leren, is vrijwel zeker verkeerd, deskundigen beweren nu. Ze geloofden dat de vloeistof die ijs glad maakt gevormd werd door smelten onder druk, wat betekende dat als we op ijs stappen, door de druk van onze voeten smelt de bovenste ijslaag in water. Echter, mensen zijn niet echt zwaar genoeg om ijs te smelten door erop te stappen. En er is nog een ander probleem:we glijden nog steeds uit op ijs als het 15 graden onder het vriespunt is, die de druk uit het raam gooit. Dus twee nieuwere theorieën kunnen verklaren wat er in het spel komt.

Een alternatieve theorie stelt dat ijs glad is door wrijving, dat is de kracht die weerstand biedt wanneer twee vaste objecten tegen elkaar wrijven. Dus als een schaats tegen ijs wrijft, die wrijving verwarmt het ijs en smelt een dunne, dunne laag.

Een andere alternatieve theorie is inherent aan ijs zelf. Wetenschappers hebben ontdekt dat bevroren water dat niet is nogal zo bevroren als we ooit dachten - tenminste op een submicroscopische schaal. Hoewel een mens het met het blote oog niet kan zien, een blok vast waterijs is bedekt met een opmerkelijk dunne en onstabiele laag halfvloeibare moleculen. Deze halfvloeibare moleculen zijn niet verbonden met de zeshoekige kettingschakelstructuur van de ijskristallen laag eronder. Het is dus eigenlijk deze halfvloeibare laag die glad is.

Of de gladde eigenschappen van ijs het gevolg zijn van één theorie of een combinatie van beide, deze informatie zal u waarschijnlijk niet beter laten voelen als u uitglijdt en valt. Waarom probeer je niet in plaats daarvan een kettingzaag naar dat ijs te brengen?

Een meer kan volledig bevroren zijn, maar nog steeds glad. Waarom is dat? Olivier Renck/Getty Images Nu is dat cool

Om te voorkomen dat je valt als je op ijs loopt, probeer te lopen als een pinguïn door je zwaartepunt over je loden voet te verplaatsen, in plaats van het gelijkmatig over de voeten te verdelen, en strek je armen iets naar buiten voor balans.