ELEARNING.SK | PR SPRÁVY | GSGROUP | NAJDES.SK | BRIGÁDY, PRÁCA | GLOBALOFFICE.SK | REGISTRAČNÉ VIRTUÁlNE SÍDLO FIRMY | MINCE | CMS | ESHOP | TESTIVA
Prihlásenie:
>Staňte sa redaktorom eQuark.sk

eQuark.sk

Anketa

Ak by ste o tom mohli rozhodnúť práve vy, zaradili by ste Pluto opäť medzi planéty?

Quark

Prečo sa zle korčuľuje na ľade z umelej hmoty?

23.4.2009 14:25:14 | * q
| Počet zobrazení: 3705x

Odpovedá doc. Ing. Karol Jesenák, PhD.,
Prírodovedecká fakulta UK

 

Otázka „prečo sa zle korčuľuje na ľade z umelej hmoty“ je zaujímavá. V prvom rade preto, že nijaký ľad z umelej hmoty neexistuje. Ľad je totiž tuhé skupenstvo kvapaliny, ktorá sa volá voda, a ktorej zloženie vyjadruje chemický vzorec H2O. Tu treba však povedať, že voda je zároveň aj všeobecným názvom pre všetky tri skupenstvá tejto látky (ľad, vodu a vodnú paru). Napriek tomu je z položenej otázky úplne jasné, na čo sa čitateľ vlastne pýta. Zaujíma ho, prečo korčuľovanie na klziskách vybavených namiesto obyčajným ľadom syntetickou bielou hmotou na báze organických polymérov nie je pre dobrých korčuliarov žiadna veľká zábava. Odpoveď na túto otázku je veľmi jednoduchá, no skôr ako sa k nej dostaneme, skúsime sa pozrieť na to, aký teda ten rozdiel vlastne je. Týchto rozdielov je viac, avšak jeden z nich je najvýraznejší: je ním omnoho väčšia rýchlosť, ktorú možno dosiahnuť na klasickom ľade, a to bez ohľadu na to, či sa vytvoril umelým ochladením vody alebo jej zamrznutím vo voľnej prírode. Väčšiu rýchlosť na ľade možno dosiahnuť preto, že trenie medzi oceľovou hranou korčule a ľadom je omnoho nižšie ako trenie medzi korčuľou a syntetickým polymérom. Prečo je to tak?
Kým v prípade korčuľovania na umelej hmote dochádza k vzájomnému treniu dvoch tuhých látok – a toto trenie je vždy veľké, tak v druhom prípade je situácia veľmi odlišná, lebo – tiež medzi dvoma tuhými látkami, výrazne znižuje tenká vrstva vody, ktorá sa vytvára medzi korčuľou a ľadom, a tvorí tak výborné mazacie médium. Otázka však je, kde sa táto voda berie na ľade, ktorý má teplotu napríklad -10 oC pri teplote vzduchu pod hranicou bodu mrazu. Navyše pri takých podmienkach žiadnu vodu na ľade nemožno pozorovať. Odpoveď je trochu „neuveriteľná“: voda vzniká stlačením ľadu a nevidieť ju preto, že okamžite znova zamŕza. Tí, ktorí veria rozprávkam, nemajú problém vyrovnať sa s týmto faktom: v rozprávkach existovali takí siláci, ktorí dokázali „vyžmýkať“ z kameňa vodu. Niečo takéto u väčšiny látok nie je možné, veď zvyšovaním tlaku (pri konštantnej teplote) sa naopak získava z kvapaliny jej tuhé skupenstvo. Zvyšovanie tlaku vo všeobecnosti podporuje vznik takého skupenstva látky, ktoré má vyššiu hustotu. Takmer všetky látky majú však hustotu tuhého skupenstva vyššiu, ako má skupenstvo kvapalné. Dá sa to dokumentovať veľmi jednoducho – keď chladíme nejakú kvapalinu pod teplotu jej tuhnutia, vznikajúca tuhá látka klesá ku dnu. Každému je však jasné, že s vodou to tak nie je, ľad pláva na vode a voda, ktorá zamrzne v sklenej fľaši, ju obvykle roztrhne, pretože pri skupenskej zmene sa zväčší jej objem. V tomto ohľade je teda voda veľmi neobyčajná kvapalina.
Jeden zo spôsobov, ktorým sa vo fyzike a chémii znázorňuje správanie sa látok pri zmene teploty a tlaku, je tzv. fázový diagram. Je to „schéma“, ktorá hovorí o tom, v akom rozsahu teplôt a tlakov sa určitá látka vyskytuje v podobe skupenstva tuhého, kvapalného a plynného. Zmeny skupenstva sa na ňom znázorňujú v podobe čiar. Fázový diagram vody ukazuje obrázok. Pre „korčuliarov“ je dôležitá červená čiara na ľavej strane diagramu. Vidno, že táto čiara je naklonená smerom k osi tlaku. Čo to znamená? Ak pri teplote pod bodom mrazu zvýšime tlak, premení sa na vodu. Táto čiara je však pre názornosť nakreslená s veľmi prehnaným sklonom. Tak to v skutočnosti nie je, pretože pri použití lineárnej stupnice pre tlak je táto čiara naklonená iba veľmi „jemne“ a skôr by sa dalo povedať, že je takmer rovnobežná s tlakovou osou. Tento malý sklon znamená, že na premenu poriadne podchladeného ľadu na vodu je potrebný pomerne vysoký tlak – asi niekoľko sto atmosfér. Prirodzená otázka je, či môže korčuliar s hmotnosťou napríklad šesťdesiat kilogramov vyvinúť takýto vysoký tlak. Odpoveď je „bez problémov“. Tlak je totiž podiel sily a veľkosti povrchu, na ktorý táto sila pôsobí. Pôsobiaca sila je u stojaceho korčuliara závislá od jeho hmotnosti a môžeme povedať, že bez ohľadu na to, či má 20 alebo 120 kilogramov, nie je veľká. Pretože však plocha kontaktu oceľového noža korčule s ľadom je, ako vidno na obrázku, veľmi malá, výsledný tlak je obrovský. Pri pohybe korčuliara sa však navyše ešte aj výrazne zvyšuje jednak v dôsledku toho, že jeho váha spočíva iba na jedinej hrane jednej korčule a jednak preto, že sa k nej pridáva odstredivá sila pri brzdení a zatáčaní.
Vráťme sa však znova k tvrdeniu, že tlakom na ľad vzniká z neho voda. Tak, ako každé iné tvrdenie, ani toto nie je celkom pravdivé. Presnejšie povedané, platí iba pre nie veľmi veľké tlaky. Napríklad pri desaťtisícnásobku atmosférického tlaku je situácia presne opačná a zväčšovaním tlaku na vodu sa z nej predsa len stáva ľad. Toto by však malo byť v rozpore s vyššie uvedeným tvrdením, že zvýšením tlaku vzniká také skupenstvo, ktoré má vyššiu hustotu. Vyzerá to na rozpor, ale v skutočnosti ním nie je. Vysvetlenie spočíva v tom, že kým voda zostáva vždy stále tou istou látkou, naopak ľad sa môže vyskytovať v rôznych formách. Tento jav sa nazýva polymorfizmus. Týchto foriem ľadu je niekoľko, ale z pohľadu skupenských premien je podstatné to, že niektoré z nich majú hustotu vyššiu ako voda !!! Takže je všetko v poriadku a nemusíme meniť jeden zo základných princípov v prírodných vedách, ktorý hovorí, že každá vonkajšia zmena vyvoláva v systéme, na ktorý pôsobí, také zmeny, ktoré pôsobia proti tejto zmene. Pre tento prípad to v oboch spomenutých prípadoch znamená, že zvýšenie vonkajšieho tlaku spôsobí zmenšenie objemu vody a naopak: zníženie tlaku spôsobí jeho zväčšenie.

Zdieľaj článok
 
Hodnotenie: 4,31
Príspevok na titulke

Vyberte článok na titulku kliknutím na linku

 

www.brigada.sk - brigády, brigáda, práca, zamestnanie www.najdes.sk - katalóg, portál, vyhľadávač www.equark.sk - veda, výskum, technika www.uvery.sk - úvery, pôžičky, hypotéky www.elearning.sk - elearning, LMS, vzdelávanie, kurzy, elektronické vzdelávanie www.globaloffice.sk - registračné sídlo, virtuálna adresa a kancelária www.globalhosting.sk - domény, doména, webhosting, hosting www.globalweb.sk - CMS, WCMS, redakčný systém, publikačný systém www.globalshop.sk - internetový obchod, eshop, e-commerce Global Services Slovakia s.r.o. - www.gsgroup.sk, informačné systémy, portálové riešenia, intranety, web dizajn

Generuje redakčný CMS systém GlobalWeb spoločnosti Global Services Slovakia s.r.o.