Regelering - Regelation
.jpg)
Regelering er fenomenet is som smelter under trykk og fryser når trykket reduseres. Vi kan demonstrere regelverk ved å løkke en fin ledning rundt en isblokk, med en tung vekt festet til den. Trykket som utøves på isen smelter det sakte lokalt, slik at ledningen kan passere gjennom hele blokken. Ledningens spor fylles på igjen så snart trykket er avlastet, slik at isblokken forblir solid selv etter at ledningen passerer helt gjennom. Dette eksperimentet er mulig for is ved -10 ° C eller kjøligere, og selv om det i det vesentlige er gyldig, er detaljene i prosessen som ledningen passerer gjennom isen komplekse. Fenomenet fungerer best med materialer med høy termisk ledningsevne som kobber, siden latent smeltevarme fra oversiden må overføres til den nedre siden for å tilføre latent smeltevarme. Kort sagt, fenomenet der is konverterer til væske på grunn av påført trykk og deretter konverterer til is når trykket er fjernet, kalles regelering.
Regelasjon ble oppdaget av Michael Faraday . Det forekommer bare for stoffer som is, som har egenskapen til å ekspandere ved frysing, for smeltepunktene til disse stoffene reduseres med det økende ytre trykket. Den smeltepunktet av is faller med 0,0072 ° C for hver ekstra atm trykk påføres. For eksempel trengs et trykk på 500 atmosfærer for at isen skal smelte ved -4 ° C.
Overflatesmelting
For en normal krystallinsk is langt under smeltepunktet, vil det være noe avslapping av atomene nær overflaten. Simuleringer av is nær smeltepunktet viser at det er betydelig smelting av overflatelagene snarere enn en symmetrisk avslapning av atomposisjoner. Kjernemagnetisk resonans ga bevis for et flytende lag på overflaten av isen. I 1998 målte Astrid Döppenschmidt og Hans-Jürgen Butt med atomkraftmikroskopi tykkelsen på det væskelignende laget på is til å være omtrent 32 nm ved -1 ° C og 11 nm ved -10 ° C.
Overflatesmeltingen kan utgjøre følgende:
- Lav koeffisient for isfriksjon , slik skater har opplevd.
- Enkel komprimering av is
- Høy vedheft av isflater
Eksempler på regelering
En breen kan utøve et tilstrekkelig trykk på den nedre overflaten for å senke isens smeltepunkt. Smeltingen av isen ved breen gjør at den kan bevege seg fra høyere høyde til lavere høyde. Flytende vann kan strømme fra bunnen av en breen ved lavere høyder når temperaturen i luften er over vannets frysepunkt.
Misforståelser
Skøyter er gitt som et eksempel på regelasjon; imidlertid er det nødvendige trykket mye større enn vekten til en skøyteløper. I tillegg forklarer regelasjon ikke hvordan man kan skøyte ved minusgrader (0 ° C).
Komprimering og oppretting av snøkuler er et annet eksempel fra gamle tekster. Her er det nødvendige trykket langt større enn trykket som kan påføres for hånd. Et moteksempel er at biler ikke smelter snø når de kjører over den.
Siste fremgang
En supersolid hud som er elastisk, hydrofob, termisk mer stabil dekker både vann og is. Skinnene av vann og is er preget av en identisk HO strekkende fonon på 3450 cm ^ -1. Verken tilfelle av væskeformer på is eller islag dekker vann, men den overfaste huden glir ut isen og herder vannhuden
Hydrogenbinding (O: HO) avslapning under kompresjon. Kompresjon forkorter og stiver O: H nonbond og forlenger og myker samtidig HO kovalent binding, og negativt trykk effekt motsatt
Smeltepunkt er proporsjonalt med den kovalente bindingenes kohesive energi. Derfor reduserer komprimeringen Tm.
Videre lesning
- Y. Huang, X. Zhang, Z. Ma, Y. Zhou, W. Zheng, J. Zhou og CQ Sun, Hydrogen-bond avslappingsdynamikk: løse mysterier om vannis. Koordineringskjemiomtaler 2015. 285: 109-165.
- CQ Sun, Relaxation of the Chemical Bond. Springer Series in Chemical Physics 108. Vol. 108. 2014 Heidelberg, 807 s. ISBN 978-981-4585-20-0 .