2022年北京冬奥会高考化学知识点
冬季来临,滑冰作为冬季传统的运动项目,给人们带来了许多欢乐。那你有没有想过冰是如何形成的?为什么说冰面滑是化学问题?冰壶、短道速滑等比赛中,为什么要在冰面上洒水呢?下面,新航学成就为大家讲解一下这些知识吧。
冰的形成
自然界中的水,具有气态、固态和液态三种状态,冰则是水的固体形态,化学式是H20。
任何液体在一定温度下,都会转化为固体,当水在低于0度以下的环境下就会形成冰。而且水结成冰后,体积也会增大。
这是为什么呢
液态水中水分子排布不规则,凝固后,排布变规则了,由于氢键的作用,水分子间形成四面体结构,使得水分子间的空隙变大,所以水变冰后体积增大。含氢键的无机物质主要有水、氨和氟化氢,他们在凝固时都变成空间多面体(水、氨为四面体,氟化氢为空间双链结构),所以他们都会冷胀。
冰面滑为什么是化学问题
对于冰面为什么那么滑?相信有些人会不假思索的回答“冰面摩擦力小的缘故”,那么你知道冰面为什么摩擦力小吗?其实它是个化学问题。
冰面有一层润滑剂,想让物体变滑,只需薄薄一层润滑剂即可,它可以是水、蜡、矿物油,也可以是细砂粒、石墨粉,润滑剂能大大降低物体间的摩擦。而冰面的摩擦小,是因为我们站在冰面上,我们的鞋与冰面之间有一层水。
那么问题来了,冰面温度低,水都应该结冰啊,水又是怎么来的呢?
20世纪中期,科学家发现在冰的表面天然存在一层介乎于水与冰之间、具有流动性的表面态物质,一些学者将其称为“准液体层”。它的厚度和温度有关,温度低于熔点越多,这层准液体就越薄。
科学家在实验中发现,这层准液体可以被看作是水和微小碎冰的混合物,它的黏性比水大得多,如同油一般,同时也具有接近固态冰的弹性。合适的黏性与弹性使得冰表面的准液体甚至比水的润滑效果还好,这也就解释了为什么冰面那么滑了。
冰壶、速滑比赛,为何在冰面洒水?
冰壶赛道并非是完全光滑的,在比赛前,工作人员会将每一颗通常在2-3毫米的水珠均匀喷洒在冰面上,水珠凝结会形成冰粒,形成点状凹坑,这样做的目的是减少冰壶底部与冰面的接触面积,减少摩擦,使冰壶速度加快。
短道速滑比赛中,选手均穿锋利的冰刀鞋参赛,比赛过后,冰刀鞋会在冰面上刻出不规则的细纹,这时候机器通过洒水、加热等措施融化冰面,将凹凸不平的冰面用水填满,再经过低温冷冻后,冰面会恢复到完整光滑的状态,不影响下一场比赛。
虽然冬季滑冰受到很多人的喜欢,但是为了大家的安全,滑冰还是要到安全正规的场所哦!