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冰为什么是滑的?

打过蜡、表面光滑的地板比没打过蜡的滑得多。既然如此,光滑的冰面岂不是也应该比崎岖不平的冰面更滑?但现实却恰恰相反,雪橇在崎岖不平的冰面上跑起来比在光滑的冰面上顺畅得多——如果你亲自拉过雪橇,那你可能已经发现了这个问题。

崎岖不平的冰面为什么比平坦的冰面更滑?

冰为什么是滑的?

冰之所以是滑的,并不是因为它的表面有多光滑,而是因为它在受到压力时熔点会下降。 现在我们来看看,当你拉雪橇或者滑冰时实际上发生的事情。踩着冰刀的我们把全身的重量都压在一块很小的区域上,这块区域的面积可能只有几平方毫米。穿冰刀的人对冰面施加了一个很大的压力。在这样的压力下,冰的熔点会降低。

假设冰面的温度是-5摄氏度,滑冰者施加的压力让他脚下的冰面熔点降低了6摄氏度或7摄氏度,那么这个位置的冰就会融化,在冰刀和冰面之间积聚薄薄的一层水。难怪滑冰者能在冰面上轻松滑行。无论他滑到冰面上的什么地方,同样的过程都会再次重复。滑冰者不断地在水的薄层上滑行。

只有冰拥有这种特殊的性质。一位物理学家甚至说它是“自然界里唯一一种滑溜溜的物体”。其他所有物体都只是表面光滑而已。

现在,说回我们最初的问题。崎岖不平的冰面为什么比平坦的冰面更滑?

我们已经知道,接触面越小,同等重量的物体产生的压强越大。一个人的身体在什么情况下产生的压强更大?是在平坦的冰面上还是在崎岖的冰面上?显然,他在崎岖冰面上产生的压强更大,因为在这种情况下,支撑他身体的只有冰面上的几个凸点。压强越大,冰融化得越快,因此也变得越滑——前提是雪橇的滑道够宽(但薄薄的冰刀在崎岖的冰面上不会滑得更轻松,因为动能产生的热量会切开冰面上的凸点,让冰刀更充分地接触冰层)。

压力会让冰的熔点降低,这一特性解释了我们周围的很多现象。

被紧紧挤压在一起的冰块会凝结成一大块,正是出于这个原因,扔雪球的男孩们也会无意识地利用这种特性——一片片的雪花之所以能被捏成雪球,正是因为压力降低了它们的熔点。

经过无数行人的踩踏,人行道上的雪会慢慢变成坚硬的冰层。

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