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為何冰面如此滑溜?
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柳林
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花式溜冰表演者穿著銳利的冰刀,在堅硬的冰原上快速的溜來溜去,好不自在。但是何以能夠如此,卻困擾著科學家們將近百年的時間。有許多種想法曾試圖解釋此現象,最具代表性的有以下兩種:一為人體體重在冰刀上造成的壓力,使冰的熔點降低,因而使表面的冰熔化成水;另一種想法為冰刀與冰的摩擦所產生的熱使表面的冰熔化成水。

然而這兩種想法,都經不起數量的考驗,文中所述外加壓力每增加一大氣壓時,冰的熔點才降低約0.0075℃。以人體重量作用在冰刀上的壓力,最大不過200大氣壓,頂多使冰熔點降低約1.5℃,但是在零下數十度的溫度下,照樣可以自在的溜冰。

直到最近幾年,科學家才瞭解真正的原因。原來冰與空氣接觸時,厚度約在數個分子距離內的表面層,其結構和內部規則排列的情形大不相同。這個薄層裡的分子排列凌亂,鬆軟而具有相當的流動性,兼有固體與液體的性質,而這也就是為什麼即使穿著鞋子踩在冰上也甚滑溜的原因。將多數物質粉末抓在手中並無法成團,但是將雪花或碎冰捏在手中便可成雪球或冰球,其原因也是由於冰具有這個性質特殊的表面層。(參見Scientific  American,  February  2000)

資料來源:南一出版物質科學物理篇下冊,第十一章熱學之閱讀材料。



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