Dlaczego lód jest śliski? Czy śnieg jest skażony plastikiem? Na pytania dotyczące zimy odpowiada prof. UŚ Jerzy Jarosz

Nawet dzieci wiedzą, że lód jest śliski, ale mało kto się nad tym zastanawia, uznając za pewnik. Dlatego zapytam Panie profesorze, dlaczego lód jest śliski?Jerzy Jarosz: Wszyscy wiedzą doskonale, że różne ciała mają różne powierzchnie i przyczepność. Lód ma bardzo niewielką przyczepność, przyjmujemy więc, że jest po prostu śliski i łatwiej się na nim poślizgnąć niż na asfalcie, ale temat jest bardziej skomplikowany. Pana pytanie pochodzi właściwie jeszcze z XIX wieku, bo nad tą kwestią zastanawiał się już Michael Faraday. Od tamtych czasów temat śliskości lodu był często poruszany i dyskutowany w środowiskach fizycznych przy różnych okazjach. Faraday, wykazując się znakomitą intuicją, wysunął w drugiej połowie XIX wieku ciekawą hipotezę, że powierzchnia lodu (wody w stanie stałym) ma bardzo ciekawą właściwość. Faradayowi wydawało się, że każdy kawałek lodu niezależnie od temperatury, otoczony jest bardzo cienką warstewką wody, która jest niezbyt silnie związana z resztą lodu i przypomina bardziej ciecz niż ciało stałe. To okazało się dość bliskie prawdzie. W tej chwili mamy nowoczesną aparaturę, rozwinięte są możliwości badawcze pozwalające na niezwykle precyzyjne badanie zjawisk na powierzchniach. Dzięki temu można było w końcu stwierdzić, że w przypuszczeniu Faradaya było dużo racji. Wiadomo dobrze, że zjawiska zachodzące na powierzchni są inne od zjawisk zachodzących wewnątrz substancji. Fizyka zjawisk powierzchniowych jest niezwykle ciekawa. Wiemy na przykład, że na powierzchni wody istnieje napięcie powierzchniowe. Prowadzi to do tego, że powierzchnia wody zachowuje się tak, jakby istniała tam cieniutka warstewka, która przypomina cienką, elastyczną błonę. Mogą po niej chodzić nartniki, można na niej położyć stalową igłę, czy nawet lekką monetę, która może być przez tę warstewkę unoszona i wcale nie utonie. Ta sama warstewka nadaje kulisty kształt kroplom wody, bo działa jak napięta błonka gumowa tworząca balonik. W pewnym sensie podobnie jest z ciałami stałymi i nie tylko o zwykły lód tutaj chodzi. Jeśli przemyślimy przykład z wodą, dość oczywiste będzie, że powierzchnia ciała stałego także musi mieć inne własności niż jego wnętrze. Faraday, uważając, że jest to po prostu cienka warstewka wody otaczająca lód, był całkiem blisko prawdy. Okazuje się, że rzeczywiście na powierzchni lodu istnieje niezwykle cienka warstewka o grubości kilku-kilkunastu nanometrów, której łod zawdzięcza swoją niezwykłą śliskość. Nie jest właściwie ani cieczą, ani ciałem stałym. Oddziaływania pomiędzy cząsteczkami wody tworzącymi tę warstwę wyglądają inaczej niż we wnętrzu lodu i umożliwiają cząsteczkom znacznie większą ruchomość. W rezultacie, jeśli staniemy na lodzie, warstewka ta działa jak smar i… jest naprawdę ślisko. Efekt będzie jeszcze bardziej wzmocniony, jeśli dodatkowo na lodzie znajdzie się warstewka rozlanej wody. Zobacz kolejne zdjęcia. Przesuwaj zdjęcia w prawo - naciśnij strzałkę lub przycisk NASTĘPNE