4.34. Катание на коньках и игра в снежки

Почему коньки скользят по льду? Может ли лед быть слишком холодным для катания на коньках? Труднее ли кататься на коньках, если температура льда чуть ниже точки замерзания? Почему можно слепить снежок и почему он не лепится, если снег слишком холодный?

ОТВЕТ • Как и лыжи, коньки скользят по льду только благодаря смазке, роль которой играет вода, либо изначально имеющаяся на ледяной поверхности, либо образующаяся при таянии льда за счет трения при движении коньков. В результате трения нагреваются и лезвия коньков, и лед под коньками, а также капельки воды и кусочки льда, отброшенные в сторону движущимися лезвиями коньков. Если на ледяной поверхности слишком много воды, появляется сила сопротивления, действующая на лезвия коньков и затрудняющая скольжение. Когда температура льда близка к точке замерзания, например при ярком солнце, избыток воды может осложнить катание.

Раньше считалось, что появление слоя водяной смазки обусловлено таянием под давлением. Поскольку лезвия коньков тонкие, давление на лед под ними очень велико. С ростом давления температура замерзания льда становится ниже своего обычного значения, равного 0°C. Иными словами, если лед не слишком холодный, его температура под лезвием конька неожиданно становится выше точки замерзания, и, следовательно, лед должен растаять. Однако ни эксперименты, ни расчеты не подтверждают эту точку зрения.

Хотя в кристалле льда межмолекулярные связи крепко держат молекулы воды на своих местах в кристаллической решетке, на поверхности эти связи не столь сильны. Таяние льда начинается с поверхности. В этом случае говорят о предплавлении или о поверхностном таянии льда. Слабо связанные молекулы, образующие, по современным данным, аморфный слой на поверхности льда, возможно, понижают трение коньков о лед.

Чтобы сделать снежок, надо взять горсть мягкого снега, сжать ее и, похлопывая, слепить небольшой шарик. В процессе «изготовления» снежка одни порции снега скользят относительно других, снег сначала частично тает, а затем замерзает и превращается в лед, связывающий снег. Небольшие участки поверхности снежка, находящиеся в состоянии предплавления, тоже могут замерзнуть, и снежок покрывается корочкой льда. Если снег «мокрый» (быстро тает в руках или на солнце), количество льда в снежке может оказаться настолько большим, что получится не снежок, а ледышка. Конечно, играть в снежки такими ледышками ни в коем случае нельзя, ведь они твердые как камень.

Из слишком холодного снега слепить снежок не удается. Тепла, которое выделяется при трении порций снега друг о друга, недостаточно, чтобы его растопить, и поэтому снег не может превратиться в лед. А когда лед не связывает снег, снежок разваливается.