Basınç eritme

Altında basınç erime noktası bu etkiyi ifade eder erime noktası arasında buz arttırarak basınç azaltabilir. Gelen buzul buz sıcaklığının erime temas basıncı kitleler tarafından azaltılır üst üste basınç, erime noktası , bir adlandırılan tavlanmış buzlu da bağlı erime sıcaklığının basınç azalmasına bağlı olarak en dağ buzullar, sadece biraz (<1 olan önemli bir mekanizma K ).

H 2 O faz diyagramı

Her ilave artan basınç çubuğu için erime noktası doğrusal olarak yaklaşık 0,0077 K, yani yaklaşık 120 m'lik bir buz kalınlığı için 0,1 K düşer, ancak bu sadece düşük basınçlar için geçerlidir. Yüksek basınçlarda (> 500 bar, yani yaklaşık 5500 m), erime noktasındaki azalma doğrusal olmayan bir şekilde hızlanır, çünkü donma noktasındaki suyun yoğunluğu artan basınçla neredeyse doğrusal olarak artar, ancak donma sırasında buz yoğunluğu nokta yaklaşık 150 MPa'nın (1500 bar) üzerinde sabit hale gelene kadar artan basınçla daha yavaş artar.

İlişki , Clausius-Clapeyron denkleminden biraz daha kesin bir şekilde izler

Burada:

  • Yeni erime noktası
  • İlk basınçtaki eski erime noktası.
  • Basınçtaki değişim
  • Spesifik hacimleri madde (L ... katı ... S, sıvı).
  • Belirli bir ısı arasında füzyonu madde.

Buz pateni sırasındaki bu etkinin sadece bıçakların basıncı ile buzu eritmesi ve bıçakların kaymasını sağlayan bir su filmi oluşturması şeklindeki yanlış görüş çok yaygındır . Aslında, koşucuların hareketi aynı zamanda buzu eriten ve kaygan bir su tabakası oluşturan sürtünme ısısına da neden olur.

Aşağıdaki faturalandırma süreci boyutları gösterir:

  • Her zamanki gibi dikdörtgen düz zeminli bıçağı olan yüksek hızlı bir buz pateni için 1.5 mm (= 0.15 cm) kalınlık ve 40 cm uzunluk varsayılır. Dolayısıyla toplam alan 40 cm × 0.15 cm = 6 cm²'dir. Bununla birlikte, kızakların kayma yönü boyunca içi boş bir profile sahip olduğuna dikkat edilmelidir. Bir koşucunun yalnızca jilet keskinliğinde iki kenarı orta "buz" ile temas halindedir.
  • 75 kg kütleli bir sürat patencisi , 75 kg * 9,81 m / s² = 736 N ağırlık uygular .
    • Düz koşucu: 6 cm²'ye yayılır, bu 736 N / 6 cm²'lik bir basınca karşılık gelir = 123 N / cm² = 12,3 bar, eğer
      • buz yüzeyi kesinlikle düzdür ve düz koşucu tüm yüzeyi ile buz yüzeyinin üzerinde dinlenir. Ancak gerçekte bu nadiren böyledir.
      • Erime noktası 12,3 × 0,0077 K, yani yalnızca 0,09 K düşer.
    • İçi boş zemin kızağı : İçi boş zemin kızağının kenarları üzerine, yukarıdaki dikdörtgen alanın yalnızca 1 / 100'ü kadar bir temas yüzeyi ile dağıtıldığında, 1230 bar'lık bir basınç oluşturulur. 1230 barlık bir basınç erime noktasını yaklaşık -10 ° C'ye kaydırır. Bu nedenle yapay buz pistlerinin buz sıcaklığı -12 ° C ile -7 ° C arasındadır.

-1 ° C'de bile, açıklama olarak sadece basınçlı eritme kullanılsaydı, dikdörtgen, düz bir kızakla kaymak teorik olarak mümkün olmazdı. Basınçlı eritme bu nedenle sadece buz pateni mekanizması için kullanılamaz. Diğer tüm kayan aletlerin (kayaklar, kızaklar vb.) Daha büyük yüzeylere sahip olduğu ve daha da az baskı uyguladığı da unutulmamalıdır. Ayrıca, yaklaşık −22 ° C'nin altında ( üç nokta su, buz I h ve buz III), buz pateni veya kayak daha zordur (daha kullanışlıdır) çünkü bu sıcaklığın altında artık sıvı su yoktur.

Bir hatırlatma olarak, fiziksel birim boyutları:

  • 1 Newton (birim) = 1 kg · m / s²
  • 1 kg'lık bir kütle , deniz seviyesinde yeryüzünde 9.81 kg · m / s² ≈ 10 Newton'luk bir ağırlık uygular.
  • 10 N / cm² = 1 bar

Bireysel kanıt

  1. ↑ Martin Chaplin ( London South Bank University ): Explanation of the Density Anomalies of Water: D2 Water expand on frozen , accessed 28 Aralık 2018
  2. ↑ Jürgen Vollmer, Ulrich Vetter: Buz pateni: Buz neden bu kadar pürüzsüz? In: Welt der Physik, 22 Şubat 2008, erişim 28 Aralık 2018.
  3. ↑ Patrick Kharadi: Artistik patinaj kesimi. Erişim tarihi: 2 Şubat 2019 (Almanca).