6.16 什么樣的冰更滑

剛剛打完蠟的地板比沒打過蠟的更容易讓人滑倒，看著光滑的地面不免讓我們想起冰面。是不是平整的冰面要比那些坑坑洼洼、凹凸不平的冰面更光滑呢？按理來說，光滑的冰面更好走，能夠滑行得更快。可是日常生活中，我們往往發(fā)現(xiàn)在那些粗糙不平的冰面上，爬犁更容易行走，而且速度要比在光滑的冰面上快得多。這到底是為什么呢？

原因十分簡單，因為冰的滑度取決于冰的熔點在壓強(qiáng)加大的時候會降低多少，也就是說冰的滑度跟平整程度沒有關(guān)系，更關(guān)鍵的是物體對冰面的壓強(qiáng)。

當(dāng)我們穿著冰鞋或者乘雪橇?xí)r，身體的重量依靠冰刀的冰刃和雪橇的管子與地面接觸，形成很大的壓強(qiáng)。再加上冰會在壓強(qiáng)變大的時候降低自身的熔點，也就是說即便沒有達(dá)到它的熔點0 ℃，只要壓強(qiáng)達(dá)到一定程度，冰也會發(fā)生融化現(xiàn)象。

假設(shè)冰的溫度是-3 ℃，冰刀的壓強(qiáng)使得冰的熔點降低到這個溫度或者這個溫度以下，使得和冰刀接觸的這部分冰融化，冰刀和冰中間就會出現(xiàn)一層薄薄的水注1。人穿著冰刀滑行到哪里，哪里就會融化，從而減少了摩擦力，能夠滑得更省力。

注1要想使冰的熔點降低1 ℃，壓強(qiáng)只需要達(dá)到130千克/厘米2，這個結(jié)果是通過計算得出的。這個壓強(qiáng)也是滑冰者或者乘坐雪橇的人很容易能夠達(dá)到的。因為對于不光滑的地面，緊貼在冰面的并不是雪橇的滑鐵或者冰刀冰刃的全部表面積，而是其中的一小部分，所以這些接觸部分很容易就達(dá)到這樣的壓強(qiáng)值，使得冰的熔點降低。（在本書列舉的例子中，假設(shè)冰融化時冰和水都承受著同樣的壓強(qiáng)，且冰融化時形成的水也處于大氣壓之下，所以降低冰點需要達(dá)到的壓強(qiáng)值并不大。）

在所有的物體中，只有冰具備這一特性，怪不得蘇聯(lián)的物理學(xué)家要稱冰為“自然界中唯一滑體”。

那么為什么粗糙的冰要比平整的冰更滑呢？我們知道當(dāng)物體的受力面積較小時，它承受的壓強(qiáng)更大。所以當(dāng)冰的表面凹凸不平時，冰刀的接觸面積會變得更小，所以冰就會變得更滑。

下面再來說說冰的另外一個特性，冰的熔點會在極大的壓強(qiáng)下降低。我們在日常生活中多次無意中利用到冰的這一特點，比如我們打雪仗時會用手攥緊一團(tuán)團(tuán)的雪，讓其變成雪團(tuán)，堆雪人的時候會在雪地上滾雪球。都是降低冰的熔點從而讓越來越多的雪凍到了一起。還有就是在冬天我們會奇怪地發(fā)現(xiàn)，原本在人行道上未被及時清理的積雪會在行人的踐踏后漸漸變成密實的冰塊。