لماذا يكون الجليد زلقًا؟.. لا توجد روابط جزيئية دائمة في الماء السائل، والروابط بين الجزيئات العابرة ضعيفة ويمكنها التحرك بحرية

الجليد في حد ذاته ليس زلقًا.

عندما تخطو على رصيف جليدي، فإنك تشعر بالفعل بسطح زلق.

لكن الانزلاق ناتج عن طبقة رقيقة من الماء السائل وليس مباشرة عن طريق الجليد الصلب نفسه.

الماء على سطح أملس زلق لأن الماء سائل منخفض اللزوجة.

على هذا النحو، لا توجد روابط جزيئية دائمة في الماء السائل، والروابط بين الجزيئات العابرة ضعيفة.

هذا يعني أن جزيئات الماء يمكنها التحرك بحرية، والانزلاق مع بعضها بسهولة، وملء أي ثقوب أو شقوق مجهرية من شأنها أن تعيق أي شيء.

لكن كيف يصل الماء إلى الجليد في المقام الأول؟

هذا سؤال يصعب الإجابة عليه.

لسنوات عديدة، اعتقد العلماء أن السبب هو الضغط.

عندما تضغط على الماء، فإنك بالفعل تخفض نقطة انصهاره.

في عام 1886، اقترح المهندس جون جولي أن وزن الشخص الذي يتزلج على الجليد يخلق ضغطًا كافيًا لخفض درجة انصهار الجليد إلى ما دون درجة الحرارة المحيطة، مما يتسبب في ذوبان الجليد إلى طبقة رقيقة من الماء تحت الزلاجات.

لكن هذا التفسير لا يصمد أمام التدقيق الدقيق.

بغض النظر عن مقدار الضغط الذي تمارسه، لا يمكنك خفض درجة انصهار الماء إلى أقل من -22 درجة مئوية.

ومع ذلك، فإن الجليد عند درجات حرارة أقل من هذا لا يزال يُظهر تكوين طبقة سائلة زلقة.

في حين أن الضغط يمكن أن يلعب دورًا، إلا أنه ليس التأثير المهيمن.

في عام 1939، اقترح فرانك ب. في حين أن الاحتكاك يسبب بالفعل حرارة، إلا أنه لا يولد حرارة كافية لإذابة الجليد عند درجة حرارة منخفضة للغاية.

ومع ذلك، لا يزال الجليد عند درجة حرارة منخفضة يشكل طبقة سائلة زلقة.

أيضًا، لا يمكن للتسخين الاحتكاكي أن يفسر سبب تشكل الطبقة الزلقة حتى لو كان الجسم ثابتًا تمامًا.

في حين أن التسخين الاحتكاكي يمكن أن يلعب دورًا في تقليل الاحتكاك للأجسام بسرعة عالية، إلا أنه ليس التأثير السائد.

لم يتم تحديد التفاصيل الدقيقة حول سبب تكوين الجليد لطبقة سائلة زلقة، حتى عند تطبيق القليل من الضغط أو الاحتكاك، حاليًا من قبل العلماء وهي مجال بحث مستمر.

وُجد أن الجليد يحتوي دائمًا على طبقة سائلة رفيعة على سطحه، حتى في درجة حرارة أقل من درجة التجمد، وحتى في حالة عدم ملامسته لأي أجسام.

وبالتالي، فإن تكوين طبقة سائلة سطحية هو خاصية للجليد بحد ذاته وليس خاصية للتفاعل مع جسم ما.

يبدو أن الطبقة السائلة تنشأ لأن جزيئات الماء الموجودة على السطح لها روابط كيميائية أقل من الكتلة، لذلك يمكنها امتصاص الاهتزازات الطبيعية بشكل أفضل.

في مقال نشر في مجلة Physics Today عام 2005، صرح روبرت روزنبرغ، أن "الهيكل الدوري ينهار [على السطح] وتتخذ الطبقات الجزيئية إعادة بناء غير متبلورة بشكل أكبر استجابةً لانخفاض عدد الروابط الكيميائية التي تثبت جزيئات السطح في مكانها.

تهتز الذرات الموجودة في السطح الخارجي بسعة أكبر كدالة لدرجة الحرارة من الذرات الموجودة في الشبكة الداخلية... يُعزى ذوبان السطح إلى تفاعل الحركة الاهتزازية لجزيئات السطح مع جزيئات الكتلة الداخلية."