冰刀為什麼能在冰面上滑

冰刀與冰面的接觸面小，壓強增大，在冰刀與冰接觸處冰稍微融化，起到了“潤滑劑”的作用。因此，冰刀能在冰面上快速滑行。冰刀根據結構和運動特點大致可分為三類，分別是速滑冰刀、花樣冰刀、冰球冰刀。雖然三種冰刀有不同之處，但滑行時蹬冰原理基本相似。

冰刀為何能在冰面上滑行？因為壓力使冰融化了？錯

穿上冰刀鞋，我們可以在冰面上自由地滑行，那麼冰刀為什麼能夠在冰面上滑行呢？

有一種常見的説法認為冰刀之所以能夠在冰面上滑行，是因為冰刀因極小的接觸面積而產生了較大的壓力，所以導致冰面融化產生了水膜，這種説法被稱之為“壓力溶解説”，但實際上壓力溶解説是錯誤的。現在我們先來思考一個問題，冰到底滑不滑？冰是什麼呢？冰就是水的固體形態，反過來水就是冰的液體形態，所謂固態和液態在物理學上都被稱之為“物態”，同一物質的不同物態是可以相互轉化的，而物態的本質實際上就是分子的熱運動。任何物質都是由無數的分子或原子所組成的，而分子或原子的運動速度就決定了物質的物態。

温度的本質即是運動的快慢，物體內部的分子運動速度越快，其表現出來的温度就越高，當温度達到一定的高度，固態物質就會轉化為液態物質，由此可知同一物質的內部分子運動，液態比固態更快。

物質內部分子的運動速度越快，分子之間的間距就越大，所佔空間也就越大，這就是熱脹冷縮的基本原理，所以大多數物質的固態形式密度都要高於液態形式的密度，比如將鐵塊放在鐵水中，它會沉下去。但冰與水是一個例外，我們都知道水在結冰之後，體積非但不會縮小，反而還會增大，這又是為什麼呢？

水結冰之後體積之所以會增大，是因為冰是一種由四面體晶體結構所組成的物質，這種四面體的晶體結構是一種敞開式的開放式結構。

水結冰之後，水分子會聚合在一起形成一個巨大的締合分子，這種締合分子雖然排列有序，但空間利用率很低，所以冰的密度反而比水更小。舉個例子，比如一個小桶裏能放100個玻璃球，但如果你把玻璃球以5個為一組粘合起來，這個桶就放不下100個了。我們為什麼要解釋冰的分子結構呢？因為這樣我們就可以看出來，冰與其它的固態物質相比，並沒有明顯的低摩擦力傾向，事實上冰的摩擦力還要顯著大於玻璃，但我們就是感覺冰比玻璃滑多了。

穿上冰刀鞋，無論是在水泥地上、瓷磚上、還是玻璃上，都是無法滑行的，但在冰面上就可以，這到底是為什麼呢？

顯然不是因為冰的摩擦力更低，而是因為在冰的表面還有着一層物質，一層“水膜”，就是它起到了潤滑的作用。那麼這層水膜是如何產生的呢？很長時間以來，科學家們都試圖解開這一謎題，而最早出現的解釋就是“壓力溶解説”了。不同的物質擁有不同的融點，而物質的融點也並非一成不變的，它與壓力有着密切的關係，壓力越大，融點就越低。冰刀與冰面的接觸面積是很小的，而一般人的體重在100-200斤左右，這麼高的體重全部施加在這一點點的面積上，所產生的壓力是比較大的，於是冰刀下面的冰就融化了，進而產生水膜起到了潤滑的作用。

壓力溶解説聽起來很是合理，但遺憾的是這並不正確。

雖然冰刀與冰面接觸的部分壓力很大，但在如此短的時間裏想要使得冰面融化至少需要350斤的體重，一般人顯然是無法達到的。在壓力溶解説被否定之後，一種新的説法又被提了出來，那就是冰刀在冰面上滑行的時候會與冰面產生摩擦，而摩擦會產生熱量，就是這一點點熱量使得冰面融化產生了水膜。這聽起來也很有道理，但後來科學家們通過計算發現，這也是錯誤的。如果這兩種説法都是錯誤的，水膜到底是如何產生的呢？

一種新的想法出現了，也許水膜並不是後來產生的，而是本就存在的。

著名的物理學家法拉第為了驗證這種想法，進行了一個實驗，就是將兩個冰塊一起放入冰箱冷凍，過一段時間，兩個冰塊就凍在了一起，這一實驗結果證明冰塊的表面一直都有水。現在謎題解開了，冰面之所以滑，就是因為冰面始終有着一層水膜。然而一個新的謎題又出現了，為什麼冰面會始終有着一層水膜呢？這才是真正難解的謎題，至今科學家們也未能得出確切的結論。雖然沒有確切的結論，但我們也可以從分子結構上作出一些猜想，在冰層的表面，分子結構的束縛力會不會更小？分子的運動速度會不會更快？當然，猜想不能成為結論，最終還是需要實驗證據的支持。

冰刀為什麼可以在冰上滑行

因為在溜冰過程中，人體的壓力集中在冰刀上，而冰刀的刀刃與冰面的接觸面積很小，則使冰刀對冰的壓強很大。而晶體( 冰屬於晶體)的熔點和壓強大小有關，壓強大，熔點就會變低。所以冰在壓強增加的時，熔點隨之降低，與冰刃接觸的冰熔化成水。而此時熔化的水就是溜冰時的潤滑劑，能使冰刀容易在冰上滑動。