Bet365 - Online Sports Betting冰面为什么那么滑？pdf

2024-11-12 12:50:49

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　　幽 ■ L _fe 冰面 为什 么那 么滑 [ “ ’’ 历 数冰作 为 特殊 的固体 令人惊 叹 的性 质 凡 是 滑 过冰 的人 都知 道 ， 冰 面 非 常滑 。 至 于 冰 面 为 什 么那 么滑 ， 却一 直 是 众 说 纷 纭 ， “ ” 到现 在依然 没有定 论 。 其实 ， 冰 有着许 多其他物质 没 有 的 特殊 性质 ， 比如 ， 水结 成冰 后 ， 体积增 大 。 下面 就 让 我们逐 一 介绍冰面 比较滑 的诸 多说 法 ， 借此 更 好地 了 解冰这种 常见 物质 的不 平 常之 处 。 翻 ／ 译 营 曼 让 一 本 书在 桌子 上 滑 行 非 常 困难 ， 因 为手 一 与其 他 物 质 相 比， 上 述 熔 点 随着 压 力增 大 而 离开 ， 书就 马上 停 下 了。 这 是 摩擦 力 在捣 乱 。 但 降低 的性质 其 实 是 冰 特 有 的 。 在 压 力增 大 的情 况 是 ， 如 果 在 冰 面 上 穿着 鞋 滑 行 ， 却 不 得 不 下 意 识 下 ， 普 通 物 体 的熔 点 会上 升 。 地 控 制 着 自己 ， 因 为 貌 似 不 这 么 做 就 停 不 下 来 。 如 果 把 水 冻 成 冰 ， 体 积 会 增 加— — 冰 的特 殊 冰 是一 种 摩 擦 力 小 、 易于 物 体滑 行 的极 其特 殊 的 性 与此 有 很 大 关联 。 普 通 物 体在 变 为 固体 时体积 物 质 。 多年 来 致 力 于 冰面 摩擦 研 究 的 日本 富 山大 会 变 小 。 液 体 水变 成 固体 冰 体积 增 加 ， 意 味着 密 学客 座 教授 对 马 胜 年博 士表 示 ： “ 冰是 地 球 上 摩擦 度 减 小 。 这 也 是 冰 为 什 么 能 浮 在 水面 上 的原 因。 ” 力最 小 的物 质 。 如 果 换 成其 他 的物 质 ， 固体一 般 都 会 沉 没 在 同物 质 液体 中。 加 压 有助冰 融化 压 力增 加 时 ， 冰 会 更 容 易融 化 的原 因 ， 可 以 “ 广 为 人 知 的冰 面 很 滑 的 原 因之 一 是 压 力 融 粗 略地 解 释 为 ， 冰 被 施 加 压 力 时 为 了缓 冲 压 力 ， 解说 ” 。 冰 刀 的 刀 刃 给 单位面 积 的冰面 施 加 了很 大 会变 化 为体积 相对 较 小 的液态 水 。 的压 力 ， 这 种压 力 使 得 接 触 面 的冰融 化 ， 形 成一 层 薄 薄 的水膜 。 这 种 水膜起 到 了非常好 的润 滑 作 电线能够沉 没在冰 里 ? ! 一 用 ， 和被 水 弄 湿 的地 面 比较 滑 的 原理 是 一 样 的 。 下 面 我 们 利 用 冰 受 压 会 融 化 这 特 殊 性 质 来 一 压 力 融解说 是 1886年 由爱 尔 兰 物 理 学 者 约翰 · 杰 做 个 有趣 的实验 吧 。 首 先将 实验 用 的冰放 在 温 一 185 7 ～ 19 33 ) 提 出来 的。 这 是 有 关冰 面 较滑 度 比0 ℃ 稍 高 的场 所 ， 然 后在 冰 面 上 放 根 电线 ， 里 ( 的最初 假说 。 电线 两 端 吊着 重 物 。 这 样 ， 电线就 在 重 物 的作 用 在 气压 比较低 的场 所 ， 比如在 高海拔 的 山上 ， 下挤 压 冰面 。 保持 该状 态 ， 持 续一 段 时 间后 ， 会 水 的沸 点会 降低 ， 导 致 水 不到 100℃ 就沸腾 。 这 一 发现 电线慢 慢地 完全 下 沉 到 了冰 的 内部 。 不过 冰 点相 信 大 家都 已经 很清 楚 。 另 外 ， 给 冰 加 压 ， 冰 并没 有 被 电线切 成两 块 ， 相 反 还 恢 复 了原 来 的样 的 “ 熔 点 ” 会 点是 指 冰 固体 ) 融化 变 子 。 这 是 怎 么 回事 呢? 降低 。 熔 ( 0 ℃ 受 周 围气 温 影 响不 断融 化 的冰 的温度 原 本都 成水 (液体 ) 时 的温度。 原 本 冰融化 的温度 是 ， 一 旦 外 界 加 压 ， 冰 的熔 点就 会 下 降 ， 这 样 ， 即使 是0 ℃ ， 由于 在 电线下 面 的冰 受压 使 熔 点 降低 ， 该 温 0℃ 下 ， 也 会 出现 水这种 体 。 值 得一 提 部 分 温度就 降到 了0 ℃ 以下 。 同时 ， 电线和其 周 围 气 在 以 液 之 ， 一 层 由 化 的冰变 成 的薄薄 的 的是 ， 冰 并 不 是 因为 受 到压 力 而 融化 的 ， 冰 之 所 的冰 间 出现 了 融 以能变成水 ， 全 靠 吸取周 围的热量 。 水 膜 。 因为 热量 只 能从 温 度 高 的地 方传 递 到温 度 74 日_ 降 诎 ， Ⅻ Ⅲ ，，J 、 IB J ■P m 滑 ． 至 于 冰 面 为什 么 会 这 么滑 ， 疑 问还 是 很 多。 针 对 这 一 点 ． 研 究 人 员 提 出 了诸 多假说 。 低 的地 方 ， 所 以受 压 的部 分 不 断有 热 量 流 人 ， 冰 世 界上 没有表面 完全 光 滑 的物 质 。 即使 是 非 一 也 因此 得 以不 断 融化 。 这 么一 来 ， 不 但 电线上 方 常 光 滑 的桌面 ， 用 微 观 的角度 来看 也 是 片坑坑 的冰 摆脱 了压 力 ， 水 膜 也 因热量 流失再 次结 为冰 。 洼 洼 ， 凹 凸 不平 。 桌子 上 的书跟 桌面 的实 际接触 这 就 是 电线 下 沉 的 同时上 方 的冰 被 神 奇 “ 修 复 ” 面 积 也 不 是 我们 肉眼看 到 的面积 (长宽相 乘 )。 在 的原 因。 微 观 的角度 下 观 察到 的二 者 实 际接 触 面 积 (真 实 积 ， 其 只 百 分之一 ， 接 触 面 ) 实 有 肉眼看 到面积 的 “ ” 压 力融解说 无 法解释低温 状态 下 冰面 有 的甚 至 只有 几 万分 之一 。 上 依然可 以滑 动 的原 因 物 体 之 间实 际 的接 触 非常 像插 花 用 的剑 山之 间 的吻 合 。 这 种 几 乎 全 是 点 对 点 的接 触 会 产 生 非 那 么 ， 这 是 不 是 意 味着 冰 面 比较 滑 的事 实 完 “ ” 全 可 以用 压 力 融 解 说 来 解 释 了 呢 ? 实 际 上 ， 压 力对 冰熔 点 的影 响非常 小 。 增 加 1个 大 气压 (每 虽 然 电线在冰体 内不 断下 沉 ． 但 是 冰 却没 有 “ ” 厘 上 1 量 ， 点 被切 断 ． 伤 口 反 而 神奇地 愈合 。 平 方 米 的面 积 承 受 的约 千 克 的重 ) 熔 ． ℃ 0 0075 仅 能下 降 。 据诸 多研 究者研 究表 明 ， 冰 刀 的刀 刃 引起 的 S f 一 熔 点 下 降仅仅在0 ． 1 ℃ 左 右 。 事 实 上 ， 一 20 ℃ 的冰 ^ d 自 鑫 l 妇 面 上 也 能够 滑 冰 ， 这 样 ， 压 力 融 解说 就无 法 解 释 ／ 冰 的平 滑 性 了 。 至 少 ， 压 力融 解 说 不 是 冰面 比较 ‘ 滑 的主 要 原 因。 这一 点研 究者们 已经 达 成 了共 识 。 重 物 吸 收摩擦做功 的热 量 融化 而 成 的水其 实 是润滑剂 ? 部分 冰 的熔 点下 降到O ℃ 以下 。 此 冰 的平 滑 性 到底 是 什 么 原 因造 成 的呢 ? 在 介 从 四 周 流 向 电线 下 方 (热 量 从 温 度 递 温 ) 到 度低 的地 方 ． 冰 受热 开 始 绍 其 他 说 法 之 前 ， 我 们 先 来看 看 一 般 物 质 的摩擦 一 周 围有 了 层 水膜 。 电线 上 方 的水 原理 。 虽说 摩擦 这 种 现 象 也 非常 复杂 ， 但 它 的主 放 出来后 ． 热量 会被 电线下 方不 断 要 原理 可 以用 “ 粘着说 ” 来说 明。 走 ， 从 而 再 次冻成冰 。 75 常大 的压 力 。 这样 ， 两 物 体 的接触 部 分 受 力变形 ， 大 家都 知 道 ， 上 油可 以减 少 机 械 零 件 之 间 的 在 原 子 、 分子 间 引力 的作用 下 ， 两 个 物 体实 现 紧 摩擦 。 我 们将 出于 这 种 目的被 使 用 的物 质 叫润 滑 密接 触 。 这 种状 态 其实就 是 上 面提 到 的粘着。 剂 。 在压 力融解说里 ， 融化 的水就 是一 种润滑剂 。 要 想 移 动摆 放 着 的物 体 ， 就 必 须将 粘着 部 分 如 果 物 体表 面 有适 量 的润 滑 剂存在 ， 上 方 的 “ ” 剥 离开 来 。 这 时遇 到 的 抵 抗 就 是 摩擦 力 的源 物 体 就 会 浮 在 润 滑 剂 的薄膜 之 上 。 由于 液 体 润滑 头 。 人 们称 这 种 关 于 摩 擦 原 理 的说 明 为 “ 粘 着 剂 可 以 自由移 动 ， 在 它 的影 响 下 ， 凝 着 部 分 大 量 ” 说 ， 19 世 纪 30年 代 ， 该 学说 正 式被 英 国物 理 学 家 存在 的干 燥物 体 之 间会相 对 变平 滑 许 多 。 弗兰 · 包 1903 ～ 1968 登 ( ) 等 人承 认 。 在 没 有 润 滑 剂 的情 况 下 ， 干 燥物 质 之 间 的摩 擦 远 远 高 于 冰 面 上 的摩擦 。 即使有 润 滑 剂 ， 物 质 冰 的结 晶体 的构造 冰面 会 弯 曲 之 间 的摩擦一 般 也 不 会 小 于 冰 面 上 的摩擦 。 压 力 极 大地 弯 曲 之 水 定 位 一 ， 也 融解说 所 以将 成 润 滑 剂 的 种 是 出 于这 种考量 。 包 登 没 有 将 冰 面 摩擦 原理 归 入 粘 着 说 。 他 提 “ ” 出了 摩擦 融 解说 ： 孽擦 生 热 导 致 冰融 化 ， 融化 产 生 的水起 到 了润滑 剂 的作 用 ， 故 而 冰 面 变 得 平 轻 微地 弯 曲 滑 。 就像 我 们摩擦双 手 掌心 掌心 会生 热变 暧一 样 ， 在 冰 面滑 行 同样 可 以产 生 热量 。 摩擦 融解说 是 目 结 ( ) 前最 受认 可 的假说 。 冰 的 晶体 构 造 水 分 子 的空 间排布 方 法 可 以看 成 是 水 分 子 紧 的面 ( 头 所 指 密排 布 箭 一 处 ) 呈 层 状 叠 加 在 起 时形 成 的构 造 。 一 点也 没 有 弯 曲 对 冰 来讲 ， 寒 冬 季 节仍然 意 味着 身处 灼 ： 。 热 世 界 模式 图 底面 生 温 度 非 常 易 体 慧 活 的环 境 下 ， 冰 融 麓 ． ■ l ■ 在我 们平 常 ￡ 化 。 压 力融 解 说 、 摩擦 融 解说 等 也 是 受 了冰面 摩 渤 I 一 擦 的启 发得 来 的。 不过 ， 冰 为什 么 容 易融 化 呢? 潮 髁 … 点 孽面 也 曼。 由于 说 来 你 可 能 不信 ， 其 实 即使 温 度 降到 了 10 ℃ 这 呈 六 角 形 的层 面 结 晶层 之 间 比较 容 易发 生 交 错 ． 所 以层 的朝 向 “ ” 一 “ 种 超 低 温 ， 对 冰 来讲 ， 依 然 是 身处 个 灼 热 不 断叠 加 不 同 ． 弯 曲方 法 也 不 同。 上 图 的辅 助线 是 为 了 让 大家更 清楚地 看 到层 的朝 向。 一 般 的 理 ( 说 ) 物质 摩擦原 粘着 联 ／ 放 大 2。 物体A 的表 面 — — 物体B 的表 面 - 3 a． 抽 ‘ A 施 加 篡 秽 I 蘸 黑 ： 的压 萝 ( 着 ) 粘 物 体 B 表 面 的 ／ 凸起部 分 物体B 物体B A B 1 2 到 的接触 面 积 小很 多。 也 正 是 因此 ． 之 上 ． 物 定是 凹 凸 平 的 ( ) 以实 际 会 比 肉眼看 体 在物体 ( ) 微 观 的角度看 体 表面 肯 不 ． 所 接触面 物 。 从 一 3一 a ) A B 3 岫 让 A B 上 要 将 紧挨 的部 分 剥 离开 。 这 时候 遭 遇 ( ， 物 体 紧密地 挨 起 ( ) 要 想 在 滑动 ． 需 实 际接触部 分承 受着 非 常大 的压 力 和 在 。 抵抗 ， 就 体 之 间产 生 摩擦 力 的主 要 原 因 。 的 是 物 76 世 界 ” 。 冰 的 多 结 晶 体 的 形 态 ( 光 的 振 拍 的 照 利 用 偏 从 日常生 活 中使用 的摄 氏温 度 的角度 考 虑 可 ) 细 结 晶 片 。 微 的单 领 域 “ ” 能很难 理 解 ， 其 实 ， 如 果 从 绝对 温 度 ， 也就 是 用 同种 色块表 示 。 一 273 ． 15 ℃ 定 O K 的 将 自然 界 的最 低 温度 ( ) 设 为 角度 看 ， 这 个 事 情 就变 得 非常 容 易理 解 。 冰 的熔 7 一 10℃ 点0℃ 相 当于绝对温 度2 3K ， 那 么 就是绝对 “ ” 温 度 263K ， 这 个 温 度 可 以称 得上 是 高 温 了 ， 徽 舭 一 吣 一 一 ～ 一 96％ 263 273 因为它 相 当于 熔 点 温 度 的 ( ／ )。 再 举 一 个 粗 略 的 例 子 来 说 明 ： 铁 的熔 点 是 绝 对 温 度 醌 ， 释 在 能 年 融 作 喜 1809K 1536 ℃ 它 点 96 ％ 绝 ， ( )， 的熔 温 度 的 意 味着 最 冰 提 来 化 就 中 强 温 1737K 14 64 ℃ 。 明显 ， 温 度 被 面 供 有 的 越 甜 对 度 (约 ) 很 熔 点 的 认 滑 足 实 低 充 冰 ■ 96％对该物 体来讲是一 个非 常灼 热 的温 度 。 冰 的摩擦机 构 与普通 物质相 同? “ ” 陶器 是 由黏土 在 灼 热状 态 下 被 “ 烧 结 ” 而 成 也有 人提 出 拟似液体层 润滑说 。 拟似液体 一 一 一一一一 一 的 。 只 不 过 ， 烧 制 陶器 并 不 需要 达 到黏 土 粒 子 完 层 存 在 于 冰 的表 面 ， 是 层 性 质 居 于 固体 和 液 体 全 熔化 的温 度 。 烧 制 时 间长 了 ， 即使达 不 到熔 点 ， 之 间 的物 质 。 只 有 十 到百 个 水 分 子 那 么 厚 ， 可 以 粒子 之 间也会慢慢 融合 ， 形成结实 的陶器 。 说 是 非 常 薄 的一 层 。 就 算 没 有 热 能供 给 ， 冰 的表 “ ” 冰 的粒子 之 间也 会 发生 烧 结 现 象 。 卞雪 面 也 会 存在一 层 拟似 液体层 。 假说 中主 要 研 究 的 天 积 聚 的雪粒 (比较小 的冰 ) 就 是 如此 。 即使 温 就是这 层 物 质 是 否 作 为润滑 剂在 发挥 作用 。 但是 “ “ ” 度在0 ℃ 以下 ， 雪 之 间还 是 l 通 过 现 对 马博士 质 疑说 ： 拟 似液体层 非常 薄 ， 粘性也 比 粒 可 翼 烧 结 象 逐 渐 融合在 一 起 ， 形 成越 来越 大 的雪 块 。 前 面 也 较 大 ， 跟 水 的润滑 性 比起 来 ， 这 层 物 质 的摩擦性 ” 提 到 ， 严 寒 中其 实冰 依 然 处于 灼 热 状 态 ， 所 以发 显 然太 强 了。 生这样 的事 情 也 不足 为奇。 对 马 博 士 考 虑 的是 将 冰面 摩擦 列入 可 以用 粘 着说解 释 的一 般物 质 之 中。 冰在 受压 缩 方 向的抵 比 比 坚 上 抗 力 较 强 ( 较 硬 )。 如果将 冰表 面 细小 的 “ ” 制 凹 凸比 喻成剑 山堋 冰针 的顶 端则 很难损坏 ， 蒹孚鬻 鬻 77 “ ” 粘着说 帮助 实现 了高速溜冰 场 的建成 确认有不 同结 晶方 向的冰 的摩擦 力异 同的实验 利用 单 结 晶的冰 做 了有 关 摩擦 的实验 ， 得 出 冰 的单 结 晶体 了非 常 有 意 思 的结 论 ： 结 晶面 不 同 ， 摩 擦 力大 小 只钢球滑过 2 可 以相 差 倍 。 由此 可 以推 断 出， 原 因在 于 摩擦 方 一 一 … 向不 同 ， 结 晶 的抗 压 强 度 也 不 样 。 而 且 ， 即使 一 h 在 同一 结 晶面 ， 滑 动 方 向小 同 ， 摩擦 力 应 该 也 不 固 “ C D 一 样 。 对 马博 士 表示 ： 只有粘着 说 可 以解 释 ， 如 ” 一 果 结 晶面 、 滑动 方 向不 样 ， 摩擦 力 也 会不一 样 。 在 此 研 究成 果 的基 础 上 ， 199 8 ， 士 年 对 马博 联合 日本 关 西 电力 集 团共 同制造 了大 量 的单 结 晶 18 5 。 “ ” 冰 体 。 随 后 ， 他 在 长 野 县 滑 冰 场 M — w A V E 里 铺 满 了单 结 晶冰 体 ， 摩擦 力 非 常 小 的滑 冰 场 就 ※ 该 处 数值是 以球 滑过 的面 为基 ( ) 准结 晶层 底 面 的倾 斜 角度 这 么 建 成 了 。 这 是 自然 界 中非 常 罕 见 的、 由冰 笋 (竹 笋 形 状 的冰 的单 结 晶体 ) 构 成 的 “ 冰 笋 滑 冰 ’0 ’’ ‘‘ ” ” 这 是 年 利 用 冰 的单 实 际接 触面积 也 会 相 对变小 。 此 外 ， 冰针 在横 场 。 为 了让 滑 冰场表 面 是 晶体 摩擦 力最 小 的 “ 底 竺 向则 经 不 起 击 打 ， 很 容 易折 断 。 正 是 这 个 原 因 ， 面 ” ， 冰场整 体全 部使 用 从 冰笋切 出的直 径 15厘 米 ，嬖 暴 翥秦霪姜譬 萎 ( 凝 着 部分 才容 易剥 离开 。 不 怕 纵 向挤 压 ， 但 不 经 的板状 单结 晶 层 底 面 ) 的朝 向 (如 冰体。 辅 助 线 所 示 ) 各 不 相 同 横 向 “ 摧残” ， 这 种特 殊性造 成 了冰 面 的摩擦 变小 。 据 说 相 比于 传 统 的滑 冰场 ， 冰 笋 滑 冰 场 的摩 晶 ’ ～ 。 。 H 术来 看召 们冰 结 构 造 道 空 看稻 商 晶 的俐 垣 就 知坦 了 ( 分 的三t三 明 u 猡 [ 刘1 J k 削 22 0 04 水 子 水 十 擦 阻碍 减 少 了 ％ ( 擦 系 数 的 ． 0 竺婴兰爹 竺』!^=： 摩 数 值 为 表 面 滑 过 。 结 果 表 明 ． 结 晶体 底 面 与球 滑 过 的 间排 列 次序 )。 显 然 结 晶是 由水 分 子 紧密排 列 的层 O ． 006 )。 但 是 ， 由于 冰笋 滑 冰场 的维护 费用 巨大 ， 面 几 乎 行 D 最 一 平 的 处摩 擦 不 断叠 加 形 成 的。 如 果 用 固定 模 式来 简 单 表 述 ， 在 见证 了 项世 界 纪 录 之 后 ， 这 个 冰场 在 往 后 的 小 ． 只 有 摩 擦 最 大 的B 、 是 薄 六 面 体层 不 断叠 加 形 成 的。 跟 这 一 层 平 行 的 赛 季 中均 未再 使 用 。 … 。 “ “ ” 面 都 叫 底 面 。 当整 个 冰 场 摩擦 都变 小 时 ， “ 在拐 角 处不好转 ” ， 如 果 整 块 冰 里 面 水 分 子 的排 列 结 构 都 相 同 ， 弯 ， 以致 滑 倒 的 问题 也 摆 在 人 们 面 前 。 要 想造 “ ” 我们就 把这 块结 晶 叫做 单 晶体 。 同时 ， 冰 箱 里 出 防止 滑 倒 的理 想 冰场 ， 需要 调 节 冰 场 拐 角 处 冰 “ 形 成 的冰 通 常 是 由微 细 的单 晶体 聚集 而 成 的 多 晶体 的方 向， 利 用 冰 鞋 在 冰 面 上 划 出一 道 冰槽 ， ” 晶体 。 这 些 多 晶体里 层 的叠 加 方 向 比较 随机 。 如 冰槽 的外 立 面 可 以支撑 冰 刀 ， 提 供 转 向必 要 的 向 果 让 冰 箱 里 结 出的冰 浮 在 水面 上 ， 会 发现 冰 体上 心 力 ， 让 人顺 利 滑 过 冰场 的转 角 。 有 许 多小 裂缝 。 这 些 裂 缝 提 示 我 们 组 成冰 体 的小 “ ” 单 晶体 的存 在 。 冰 的摩擦 原理 目前 仍然是 众说纷 纭 结 层 层 之 塑 性 冰 的单 晶体 与 间很 容 易变 形 ( 解 释 冰 面 摩擦 的粘 着 说 在 国外 还 没 有 被 广 泛 变 形 ： 作 用 力 消 除 以后 物 体 仍 然 无 法 恢 复 原状 )。 认 可 ， 关 于 冰 面 摩 擦 的 原理 ， 到现 在 仍 然 是 百 家 因此 ， 如 果有 力 长 时 间持 续作用 于 单 结 晶体 的冰 ， 争 鸣 ， 见仁 见 智 。 在 冰 上 滑 动 的瞬 间 ， 冰 面 受 到 “ ” 冰就会 弯 曲变 形 。 滑 损 产 生 阻力 ， 不 仅 这 种 损 耗 的影 响不容 忽 一 些 读 者可 能会对 冰 弯 曲变 形 的现 象表 示 质 视 ， 还 有 许 多其他 因素 需 要 考 虑进 去 。 而 且 ， 滑 疑 。 其 实 自然界 里 就 存在 着 冰变 形 的例

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