Главное – не упасть: почему лед такой скользкий
Скользкость материала определяется силой трения его поверхности. Несмотря на то что лед практически не бывает идеально гладким, предметы скользят по нему очень хорошо. Почему так происходит?
В 1849 году британский физик Уильям Томсон (лорд Кельвин) вместе со своим братом выдвинул гипотезу, согласно которой давление, которое лезвия коньков оказывают на поверхность льда, заставляет его плавиться и переходить в жидкое состояние. В результате лезвия начинают скользить уже по водяной пленке, а не по твердой поверхности.
Этим в конце XIX веке объясняли, почему лед является скользким. Но ведь скользят по нему не только коньки: зимой мы поскальзываемся, даже когда у нас на ногах ботинки. Давления, которое оказывает ботинок на поверхность льда, явно недостаточно для его плавления. В чем же тогда причина такой скользкости?
На самом деле ответ на этот вопрос кроется во внутренней структуре льда. Вода — одно из немногих соединений, которое при переходе из жидкого в твердое состояние расширяется. Это происходит из-за того, что кристаллическая решетка привычного для нас льда-I имеет довольно большие ячейки, что увеличивает расстояния между молекулами внутри материала. В результате молекулы во льду находятся дальше друг от друга, чем в воде.
На поверхности льда молекулы связаны между собой слабее, чем в толще материала: внутри каждая окружена пятью «соседями», а на поверхности — только четырьмя. Здесь молекулы более подвижны, и при скольжении по льду какого-либо предмета они смещаются под его воздействием и работают как смазка.