冰表面压强增大为何熔点降低

在擦得很光亮的地板上，要比在普通地板上更容易滑倒。似乎在冰上也应该是这样，也就是说，平整的冰面应该比凹凸不平的粗糙冰面更滑。

但是，如果您曾经使用人拉雪橇运载过货物，您就会知道，拉着雪橇在凹凸不平的冰面上行进，要比在平整的冰面上明显省力得多。粗糙的冰面比镜面般平整的冰面更滑！这种现象一定会出乎很多人的意料。如何解释呢？因为冰的滑度，主要不是取决于它的平整度，而是由另外一个及其特别的原因决定的：在压强增大的时候，冰的熔点会降低。

现在让我们来搞清楚，在滑雪橇或者滑冰的时候，究竟发生了什么事情。穿着冰鞋站在冰面上的时候，我们的支撑面积很小，一共只有几平方毫米，我们的全部身体重量都压在这个很小的面积上。假如您能够想起第二章中谈及的压强问题，您就会明白，溜冰者对于冰面产生的压强是极大的。在这么大的压强下，冰的熔点就会降低；比如说，现在冰的温度是-5℃，而冰刀产生的压力，会使与冰刀接触的冰面熔点降低5℃以上，在这种情况下，这部分冰就开始融化了。[理论上可以通过计算得出：为使冰的熔点降低1℃，需要一个相当大的压强——每平方厘米130公斤。但是雪橇和冰鞋能够对冰产生如此巨大的压强吗？如果把雪橇（或者滑冰者）的重量分配在整个滑铁（或者冰刀）的面积上，得出的数字会小很多。这就证明，与冰面紧密接触的远非整个滑铁的面积，而只是它的很小的一部分。这时候会发生什么事情呢？此时在冰鞋的刀刃和冰面之间生成了一薄层水，十分自然地，溜冰者就可以轻松滑行了。当他的脚移动到另外一个地方的时候，那里也会发生同样的情形。也就是说，在溜冰者经过的地方，他脚下的冰都会变成一薄层水。在所有已知物体中，只有冰具有这种特性，因此一位前苏联物理学家把冰称作“自然界唯一滑的物体”。其他物体只是平，而不是滑。（在进行理论计算时假设，冰与水在融化时受到的压强是相同的。作者还描述了一个示例，冰融化后生成的水处于大气压强之下，这时为降低冰熔点所需要的压强就会减少。——译者注）

现在还是让我们回到“平整的冰面还是粗糙的冰面更滑”的问题上来。大家都知道，同样一个重物，支撑的面积越小，产生的压强就越大。那么，在哪种情况下人体对支撑点产生的压力更大呢：是他站在镜面般平整的冰面上、还是站在粗糙的冰面上的时候呢？很显然，是在第二种情况下：因为在这个时候，对人形成支撑的只是粗糙冰面上不多的突起。而对冰面的压强越大，冰融化得就越多，因此，冰面也就会越滑（这种结论只是在滑铁有一定宽度时才正确，因为如果滑铁非常窄，就会切进冰的小突起里面，这时候一部分运动能量就要消耗在切割冰面突起上了）。

日常生活中的许多其他现象，都可以用“巨大压强使冰熔点降低”的理论来解释。正是由于冰的这个特性，把碎冰块放在一起用力挤压，就可以使它们冻在一起。孩子们在打雪仗的时候，会把雪块放在手里挤压，做成雪团，正是无意识地利用了冰粒（雪花）的这一特性：巨大的压强使它们的熔点降低，融化后又重新冻在一起。堆雪人的时候，我们会把雪团放在地上滚，形成大雪球，此处我们再一次利用了冰的上述特性：在雪球与地面接触的地方，雪球自身的重量会产生巨大的压强，使那里的雪融化，然后粘在雪球上。现在您应该清楚了，为什么在极其寒冷的天气里，捏出的雪团很松，雪人也不容易堆成。在人行道上，被行人踩踏过的雪会逐渐凝结成冰：雪花受压后冻在一起，形成整片的冰。