В следующей главе мы продолжим наше исследование льда но уже с точки зрения его механических свойств. Поговорим о твердости и упругости, о том, почему лед скользкий и как на нем возникают трещины и сколы. Обещаю, будет интересно! А пока не забывай, что даже в самом твердом и холодном льду есть скрытое тепло и энергия. Нужно лишь уметь их разглядеть и, возможно, однажды использовать в своей игре!
Глава 7: Свойства льда твердость, скользкость, хрупкость
Приветствую тебя, мой дорогой читатель! Вот мы и добрались до самой сути нашей ледовой истории до свойств льда. Казалось бы, что тут особенного? Лед он и есть лед, твердый, холодный, скользкий. Но поверь мне, как физику, за этой кажущейся простотой скрывается целый мир удивительных явлений и закономерностей. И сегодня мы с тобой в этот мир окунемся!
Начнем, пожалуй, с самого очевидного с твердости льда. Все мы знаем, что лед это твердое тело, на котором можно стоять, ходить и даже прыгать (если ты, конечно, не слон и не бегемот). Но что именно делает лед твердым? Ответ в особом расположении молекул воды в кристаллической решетке льда.
Когда вода замерзает, ее молекулы выстраиваются в строгом порядке, образуя шестиугольные ячейки. Каждая молекула воды окружена четырьмя соседками и связана с ними водородными связями особым типом межмолекулярного взаимодействия. Эти связи и держат кристалл льда «в кулаке», не давая молекулам разбежаться в разные стороны.
Интересный факт: при замерзании вода расширяется примерно на 9%! Именно поэтому лед легче воды и плавает на ее поверхности. И именно поэтому замерзшая в бутылке вода может разорвать стекло силы расширения льда очень велики.
Но вернемся на хоккейную площадку. Как ты думаешь, одинаково ли твердым должен быть лед для игры? Оказывается, нет! Идеальный хоккейный лед это не монолитный камень, а скорее «слоеный пирог» из слоев разной твердости.
Нижний слой льда, который контактирует с охлаждающей системой, должен быть максимально твердым и прочным. Он служит фундаментом, на котором держится вся ледовая «конструкция». А вот верхний слой, по которому непосредственно катаются хоккеисты должен быть чуть мягче. Это нужно для того, чтобы коньки могли оставлять на нем микроскопические царапины те самые, которые и обеспечивают сцепление с поверхностью.
Если лед будет слишком твердым коньки будут скользить по нему, как по стеклу, без всякого контроля. А если слишком мягким будут застревать, как в песке. Поэтому за твердостью льда постоянно следят с помощью специальных приборов твердомеров. И если нужно корректируют ее, меняя температуру охлаждения или добавляя в воду специальные примеси.