Волшебное разрезание кубика льда

Любит ли ваш ребенок играть в снежки, кататься на коньках или лепить снежную бабу? Большинство родителей, скорее всего, дадут на этот вопрос утвердительный ответ. А спрашивал ли вас малыш о том, почему коньки скользят по льду? Почему, когда ваш ребенок берет в руки снег и сжимает его, то получается почти ледяной ком? Или почему снежная баба не распадается?

В основе всех этих явлений лежит простая физическая закономерность, согласно которой при увеличении давления температура плавления льда понижается.

Этот простой закон мы и проиллюстрируем сегодня с помощью предлагаемого опыта. Мы ускорим процесс плавления льда с помощью небольшого давления и разрежем кубик льда практически волшебным образом. Почему волшебным? Потому что линия разреза даже ну будет видна!

Итак, вам потребуется:

• Один кубик льда.
• Кусок лески с грузиками на каждом конце (чем тяжелее, тем лучше).
• Контейнер.
• Какой-нибудь поддон или блюдо, чтобы не разливать воду.

Порядок действий:

• 1. Переверните контейнер вверх дном и установите его на поддоне.
• 2. Поместите кубик льда на контейнер.
• 3. Положите леску на кубик льда так, чтобы грузики свисали по сторонам контейнера.
• 4. Наблюдайте около 5 минут.

Что происходит?

Давление двух грузиков тянет леску сквозь кубик льда и при этом происходит плавление льда непосредственно под леской. Это похоже на фигурное катание, где лезвия коньков фигуриста растапливают лед под собой, что позволяет спортсмену плавно скользить по тонкому слою воды.

Волшебство заключается в том, что натянутая леска перерезает лед, но линии разреза увидеть нельзя: лед над леской остается совершенно целым. Что же здесь происходит?

Лед тает в том месте, где на его поверхность оказывается сильное давление. Леска с висящими на ней грузиками оказывает давление на лед, находящийся под ней, вследствие чего он тает.

Леска погружается всё глубже, образовывая вокруг себя тонкий слой воды, а та вода, которая оказывается сверху, снова замерзает, потому что на нее уже ничего не давит. Когда леска перережет весь кубик льда, шов будет практически невозможно разглядеть - кубик остается почти неповрежденным.

Так происходит потому, что в месте давления лески лед может плавиться при более низкой температуре. Например, если кубик льда имеет температуру - 4°C, а давление лески понижает температуру плавления льда с привычного 0°C больше чем на 4 градуса, то лед не может не таять.

Аналогичные процессы происходят и при игре в снежки – сильно сжимая снежинки в руке, ребенок понижает температуру их таяния и они смерзаются под давлением его рук в почти ледяной ком. То же самое происходит при катании снежной бабы: снежинки в центре смерзаются под тяжестью всего кома.

Таким образом, мы выяснили, что температура плавления льда зависит от давления. Чем больше давление, оказываемое на лед, тем ниже температура, требуемая для его плавления.

Примечание: при высоком давлении (выше 2000 атм) можно наблюдать обратную закономерность - кристаллическая решётка льда перестраивается, лёд становится плотнее, чем вода и при повышении давления температура его плавления начинает повышаться (принцип Ле Шателье).