Lód pod ciśnieniem? Nowe badanie rewolucjonizuje nasze zrozumienie!

Lód pod ciśnieniem? Nowe badanie rewolucjonizuje nasze zrozumienie!

Zespół badawczy kierowany przez Martina Müsera z Uniwersytet Saary odkrył nowe informacje na temat topnienia lodu. W symulacjach komputerowych naukowcy odkryli, że wcześniejsze założenia, że ​​głównymi przyczynami topnienia są ciśnienie i tarcie, były błędne. Wyniki opublikowano w renomowanym czasopiśmie *Physical Review Letters* i stanowią one fundamentalne przemyślenie na nowo glacjologii.

Tradycyjnie do powodowania tworzenia się wody używano kombinacji ciśnienia i tarcia, na przykład powodowanego przez buty na lodzie. Jednak najnowsze odkrycia pokazują, że orientacja cząsteczek na powierzchni lodu ma kluczowe znaczenie dla powstania cienkiej warstwy cieczy. To zaburzenie pomiędzy kryształkami lodu powoduje, że na styku lodu z nartami tworzy się lepki film, nawet w bardzo niskich temperaturach, nawet poniżej -40 stopni Celsjusza. Dzieje się tak niezależnie od ciśnienia i tarcia, gdyż kluczowe znaczenie mają interakcje pomiędzy dipolami cząsteczek lodu i podeszwą buta.

Rola stopu powierzchniowego

Zjawiska zachodzące w związku z topnieniem i zamarzaniem lodu są niezwykle złożone. Topienie powierzchniowe jest procesem naturalnym, zachodzącym niezależnie od temperatury. Nawet jeśli jest ona niższa od temperatury topnienia, na lodzie może utworzyć się ruchoma warstwa wody, co wpływa na gładkość lodu. Powierzchnia lodu pozostaje płynna, co zwiększa możliwe uszkodzenia, takie jak pękanie niezabezpieczonych rur wodociągowych pod wpływem mrozu w wyniku rozszerzania się zamarzniętej wody. Potwierdzają to właściwości wody, która pozostaje stabilna poniżej punktu zamarzania.

Naukowcy Joost M. W. Frenken i J. Friso van der Veen wykazali eksperymentalnie w latach 80. XX wieku, że topnienie powierzchniowe jest istotnym zjawiskiem. Zanieczyszczenia, takie jak sole, wpływają na grubość utworzonego filmu cieczy i przyczyniają się do złożoności zachowania podczas topienia. Odkrycia te mają ogromne znaczenie nie tylko dla głębszego zrozumienia właściwości lodu, ale także dla zjawisk meteorologicznych, ponieważ cienka warstwa cieczy odgrywa rolę w powstawaniu burz.

Właściwości lodów

Sam lód jest wodą w stanie stałym (H2O) i krzepnie w temperaturach poniżej 0°C. Ma sześciokątną strukturę krystaliczną i należy do klasy minerałów tlenków i wodorotlenków. Ważną właściwością lodu jest anomalia gęstości: lód ma mniejszą gęstość niż woda w stanie ciekłym, co powoduje, że unosi się na wodzie. Ta właściwość ma ogromny wpływ na globalny obieg wody i ekologię.

Powszechne jest stosowanie lodu w różnych obszarach, takich jak chłodzenie żywności i sport. Ponadto glacjologia, nauka o lodzie, staje się coraz bardziej istotną dziedziną badań, zwłaszcza w związku ze zmianami klimatycznymi i ich wpływem na masy lodowe na całym świecie.

Podsumowując, odkrycie nowych mechanizmów topnienia lodu przez zespół Müsera stanowi zmianę paradygmatu, która może potencjalnie mieć daleko idące skutki dla zrozumienia lodu i jego zachowania. Dokładne skutki nie są jednak na razie jasne.