Tavení tlakem

Pod tlakem teplota tání se rozumí ten účinek, že teplota tání z ledu zvýšením tlaku se může snížit. V Glaciologii superpozice kontaktních tlakových hmot snížila teplotu tání bodu tání tlaku ledu , což se nazývá a pro temperovaný glaciální významný mechanismus, dokonce iu většiny horských ledovců v důsledku snížení tlaku teploty taveniny je jen mírně (<1 K ).

Fázový diagram H ₂ O

U každého dalšího pruhu zvýšeného tlaku klesá bod tání lineárně o přibližně 0,0077 K, tj. O 0,1 K pro tloušťku ledu přibližně 120 m, což však platí pouze pro nízké tlaky. Při vysokých tlacích (> 500 barů, tj. Přibližně 5500 m) se pokles bodu tání nelineárně zrychluje, protože hustota vody v bodu mrazu se zvyšuje téměř lineárně se zvyšujícím se tlakem, ale hustota ledu v bodě mrazu se zvyšuje pomaleji se zvyšujícím se tlakem, dokud se nestane konstantní nad přibližně 150 MPa (1 500 bar).

Vztah vyplývá poněkud přesněji z Clausius-Clapeyronovy rovnice

${\ displaystyle T _ {\ text {nový}} = T _ {\ text {start}} \ cdot e ^ {\ frac {\ Delta p \ cdot (v_ {L} -v_ {S})} {L}}}$

Tady jsou:

• ${\ displaystyle T _ {\ text {nový}}}$ Nový bod tání
• ${\ displaystyle T _ {\ text {start}}}$ Stará teplota tání při počátečním tlaku.
• ${\ displaystyle \ Delta p}$ Změna tlaku
• ${\ displaystyle v_ {L}, v_ {S}}$Tyto objemy specifické látky (L ... kapaliny, S ... pevná látka).
• ${\ displaystyle L}$Specifické teplo z tání látky.

Nepřesný pohled je velmi rozšířený, že tento účinek během bruslení roztaví led pouze tlakem čepelí a vytváří vodní film, který umožňuje čepelím klouzat. Ve skutečnosti však pohyb běžců také způsobuje třecí teplo, které taje led a vytváří kluzký vodní film.

Následující fakturační proces ukazuje rozměry:

• U vysokorychlostních bruslí s - jako obvykle - pravoúhlým plochým břitem se předpokládá tloušťka 1,5 mm (= 0,15 cm) a délka 40 cm. Celková plocha je tedy 40 cm × 0,15 cm = 6 cm². Je však třeba poznamenat, že běžce mají ve směru posuvu dutý profil. Pouze dvě ostré hrany běhounu jsou v kontaktu se středním „ledem“.
• Rychlobruslař s hmotností 75 kg má hmotnost 75 kg * 9,81 m / s² = 736 N.
  • Plochý výsuv: Rozloženo na 6 cm², což odpovídá tlaku 736 N / 6 cm² = 123 N / cm² = 12,3 baru, pokud
    • ledová plocha je naprosto rovná a plochý běžec spočívá celou svou plochou na ledové ploše. Ve skutečnosti tomu tak je jen zřídka.
    • Bod tání by poklesl o 12,3 × 0,0077 K, tj. Pouze o 0,09 K.
  • Dutý zemní kanál : Distribuován přes okraje dutého zemního kanálu s kontaktní plochou pouze 1/100 obdélníkové oblasti nahoře, je generován tlak 1230 barů. Tlak 1230 barů by posunul bod tání na přibližně -10 ° C. Proto je teplota ledu na umělých kluzištích mezi -12 ° C a -7 ° C.

Teoreticky by bruslení s pravoúhlým plochým běžecem nebylo možné ani při teplotě -1 ° C, kdyby bylo jako vysvětlení použito pouze tlakové tavení. Tlakové tavení proto nelze použít pouze pro mechanismus bruslení. Mělo by se také pamatovat na to, že všechny ostatní posuvné nástroje (lyže, sáňky atd.) Mají ještě větší povrchy a vyvíjejí ještě menší tlak. Kromě toho, pod přibližně -22 ° C ( trojitý bod vody, led _Ih a led III), je bruslení nebo lyžování obtížnější (praktičtější), protože pod touto teplotou již není kapalná voda.

Připomínáme, že rozměry fyzické jednotky:

• 1 Newton (jednotka) = 1 kg · m / s²
• hmota z 1 kg, vykazuje hmotnost 9,81 kg · m / s? ≈ 10 Newtonů na zemi, na úrovni moře.
• 10 N / cm² = 1 bar

Individuální důkazy

1. ↑ Martin Chaplin ( London South Bank University ): Vysvětlení anomálií hustoty vody: Voda D2 se po zmrazení rozšiřuje , přístup 28. prosince 2018
2. ↑ Jürgen Vollmer, Ulrich Vetter: Bruslení: Proč je led tak hladký? In: Welt der Physik, 22. února 2008, zpřístupněno 28. prosince 2018.
3. ↑ Patrick Kharadi: Krasobruslařský střih. Zpřístupněno 2. února 2019 (německy).