چرا یخ لغزنده و لیز است ؟

به ویژه کسانی که در نواحی قطبی زندگی می کنند ، در گذرگاه ها و جوی ها ، جاده ها و خیابان ها و حتی محیط زندگیی شان با پدیده ای به نام یخ زدگی مواجه هستند . این پدیده در جاهای دیگر نیز به فراوانی دیده می شود . مردم می دانند که سطح یخ زده بسیار لغزنده و لیز است پس به کودکان خود سفارش می کنند که بیشتر مراقب باشند تا زمین خوردگی و جراحت به وجود نیاید . یا رانندگان برای کنترل کامل روی وسیله نقلیه از زنجیر چرخ استفاده می کنند پس همگی می دانند که این سطح سپید رنگ لغزنده است ، ولی این لغزندگی چه دلیلی دارد ؟

یک دلیل قدیمی برای این پدیده

از آنجا که یخ متراکم تر از آب مایع است، نقطه ذوب آن تحت فشار بالا پایین می آید طبق دیدگاهی قدیمی با فشاری که وزن ما بر روی یخ می آورد موجب ذوب آن شده و لغزندگی ایجاد می شود. در زمانی طولانی این دلیل را برای لغزندگی یخ مطرح می کردند که شاید ما با یک شناخت سطحی بتوانیم این دلیل را رد کنیم زیرا این نظریه نیاز به فشار شدید جسم بر روی سطح را دارد. تئوری دیگری می گوید که زمانی ما بر روی یخ حرکت می کنیم ، گرمای حاصل از اصطکاک موجب می شود که یک لایه آب بر سطح یخ به وجود بیاید و این باعث لغزندگی سطح می شود .

در سال ۱۳۶۶/ ۱۹۸۷ دانشمندان وجود این لایه «شبه مایع» را با استفاده از اشعه ایکس تائید کردند و نشان دادند این لایه فوق‌العاده باریک است ولی همین کشف هم نمی توانست به صورت کامل دلیل لغزندگی یخ باشد. دقیق‌ترین تخمین‌ها ضخامت این لایه نازک را در دمای منفی یک درجه سانتی‌گراد بین یک نانومتر و ۹۴ نانومتر اندازه‌گیری کرده‌اند. این اندازه، حدود هزار برابر کوچک‌تر از اندازه یک باکتری است. بتازگی دانشمندان توانسته‌اند این لایه مایع روی سطح یخ را با کمک میکروسکوپ‌های بسیار حساس مشاهده کنند.

تئوری دیگری سایش میان یک جسم و یخ را دلیل لغزندگی می داند و می‌گوید که یخ به دلیل سایش سطح خود توسط جسم جامد دیگر خاصیت لغزندگی دارد؛ بنابراین وقتی که اسکیت روی یخ می‌لغزد اصطکاک موجود بین یخ و اسکیت، موحب تولید حرارت و ذوب شدن یک لایه نازک یخ و در نتیجه لغزندگی سطح آن می‌شود.

Bonn told در گفتگو با Live Science گفته است که نظریه کهن لایه آب نمی تواند قابل اتکا باشد . زمانی که کف آشپزخانه را آب فرا می گیرد می توان لغزندگی را احساس کرد ولی این لغزندگی در مقایسه با سطح یخ زده قابل مقایسه نیست .

مولکول های سُست یا شُل

Mischa و Daniel Bonn که برادر هستند در روز نهم ماه می مقاله ای را در مجله تخصصی فیزیک و شیمی چاپ کرده اند که بهتر است با هم آن را مرور کنیم . آنان به نتیجه رسیده اند که یک لایه آب بر سطح یخ را نمی توان دلیل این پدیده دانست و می گویند که مولکول های سُست آب بر سطح می تواند دلیل این لغزندگی باشد .

یخ دارای ساختار کریستالی بسیار منظم است که در این نظم کریستالی هر مولکول آب به سه مولکول دیگر متصل است البته مولکول های موجود در سطح ، می توانند با دو مولکول دیگر متصل باشند . یک پیوند ضعیف با کریستال به این مولکول ها اجازه می دهد که به حرکت درآمده و در جاهای گوناگون به یکدیگر متصل شده یا جدا شوند . لایه ای که بر سطح به وجود می آید را نمی توان لایه مایع در نظر گرفت و در دماهای بسیار پایین تر از نقطه ی انجماد آب این لغزندگی پدیدار می شود .

Daniel Bonn درباره اینکه این مولکول ها چگونه بر سطح آب حرکت می کنند، آنها را همانند با گاز دانست و گفت : از دید من این خاصیت گاز دارد، یک گاز دوبُعدی به جای مایع سه بُعدی !

یخ یک لغزندگی منحصر به فرد دارد ؟

با این وجود یخ حالت هایی منحصر به فرد دارد که در جای دیگر دیده نشده است . جامد های زیادی هستند که از یک جسم مایع به وجود می آیند ولی چنین ویژگی را ندارند، زمانی که شما بر روی سطح بتنی حرکت می کنید هیچ دلهره ای از سُر خوردن در ذهنتان پدیدار نمی شود !

Martin Truffer فیزیک شناس مطرح دانشگاه آلاسکا فیربنکس می گوید : یخ یک ماده منحصر به فرد نیست بلکه ارتباط ما با آن منحصر به  فرد است .

اشتراک گذاری

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *