Плавят ли коньки лед

Итак, со школы многие знают, что коньки быстро едут, потому что лед под ними плавится от давления. Не задумываясь даже об истинности этой догмы.

"Насколько "гигантская игрушка" (завод воздуходувных машин Стэртеванта)
вошла в этот фундамент, показывает тот факт, что уже после поступления в
Гарвард он в один прекрасный день опять пробрался на завод и с помощью
мощных машин с успехом опроверг теорию "водяной смазки" ледников, которую
выдвигал в то время знаменитый геолог, Натаниель Саутгейт Шалер [Н. С. Шалер
- (N. S. Shaler) (1841-- 1906). Ред.]. Шалер был блестящ, популярен и
знаменит по всему миру в своей области, но молодой Вуд, который ничему не
верил на слово, имел с ним много столкновений. Один из их споров кончился
тем, что Вуд окончательно уверился, что Шалер абсолютно неправ в своей
любимой теории о загадочном отсутствии следов ледников в обширных областях
Северной Америки; Шалер объяснял этот факт тем, что некоторые из ледников
имели огромный вес, давление которого расплавляло лед в их нижнем слое и
создавало подобие жидкой "подушки", по которой они и скользили. Это было
известно, как "теория движения ледников по воде, образовавшейся в результате
давления". Шалер утверждал, что в упомянутых областях лед, находившийся в
соприкосновении с почвой, был расплавлен давлением, в результате чего не
появлялись силы, которые передвигали бы валуны по поверхности земли.
Вуд ничему в этой теории не верил. Он решил, что имеет средство
доказать неправильность теории. В Гарварде, конечно, не было аппаратов
достаточной мощности, чтобы произвести тот опыт, который он задумал Поэтому
он пришел опять к своему старому другу Стэртеванту и его вентиляторному
заводу. Стэртевант был очень обрадован и заинтересован. Он дал Буду
разрешение делать все, что тот найдет нужным.
Был изготовлен большой чугунный брус с аккуратно высверленным
цилиндрическим отверстием около двух дюймов диаметром и восьми — глубиной.
На токарном станке выточили цилиндр, точно подходивший к отверстию в
болванке, который должен был служить поршнем, передающим давление на лед.
Отверстие наполнили до половины водой, выставили на улицу в морозную погоду
и заморозили. На поверхность льда в середине отверстия была положена
свинцовая пуля, а затем воду долили почти до верха и опять заморозили.
Стальной цилиндр был вставлен сверху и поджат до соприкосновения со льдом, а
затем подвергнут давлению в много тонн на квадратный дюйм, с помощью мощного
гидравлического пресса. Это давление было во много раз больше, чем то, о
котором, говорил Шалер в своей теории. Оно соответствовало давлению слоя
льда в две мили толщиной.
Под этим невероятным давлением вокруг цилиндра выдавились тонкие, как
бумага, листки льда и несколько тонких, как иглы, льдинок выскочили прямо
сквозь чугунную болванку. Лед пробил себе дорогу через дефекты отливки. Но
это не ослабило давления, постоянная величина которого контролировалась
манометром пресса.
Вынув болванку из-под пресса и разогрев ее настолько, что ледяной
цилиндр начал таять, можно было удалить стальной поршень и вытрясти
замерзший ледяной цилиндр. Пуля была обнаружена в центре, в том самом месте,
куда ее положили, ясно этим показывая, что ни одной секунды лед в цилиндре
не существовал в виде "воды, образовавшейся под действием давления".
Вуд, несмотря на то, что он еще не окончил Гарварда, опубликовал эти
результаты в American Journal of Science после того, как сообщил их Шалеру.
Шалер упал духом, но гордился Вудом и был полностью убежден результатом
опыта."

"Поскольку вода при замерзании расширяется, увеличение внешнего давления понижает температуру ее замерзания; температура плавления льда, наоборот, повышается с давлением. В лабораторных условиях при давлении более 40 тыс. атмосфер можно получить лед, который будет плавиться при температуре 175°C."

"Между внешним давлением и точкой замерзания (плавления) воды наблюдается интересная зависимость. С повышением давления до 2200 атмосфер она падает: с увеличением давления на каждую атмосферу температура плавления понижается на 0,0075°С. При дальнейшем увеличении давления, точка замерзания воды начинает расти: при давлении 3530 атмосфер вода замерзает при -17°с, при 6380 атмосферах - при 0°С, а при 20670 атмосферах - при 76°С. В последнем случае будет наблюдаться горячий лед."

"Плавление приповерхностных слоев льда под действием солнечного света, более теплой атмосферы или скользящего по нему твердого тела (коньки, лыжи, полозья санок) имеет решающее значение для реализации низкого коэффициента трения. Низкое трение скольжения не результат понижения температуры плавления под действием повышенного давления, как часто думают, а следствие выделения теплоты трения. Расчет показывает, что эффект давления даже в случае скольжения остро наточенного конька по льду, под которым развивается давление около 1 МПа, приводит к понижению температуры плавления всего лишь на ~ 0,1?С, что не может оказать существенного влияния на величину трения."