比較した結果、氷の表面には2種類の水分子が存在することがわかりました。一つは3つの水素結合によって分子を構成して氷の下に潜り込む水分子で、もう一つは2つの水素結合で結びつき比較的自由に動く水分子だとのこと。一般的な氷の水分子は4つの水素結合によって結びついていますが、氷表面にはより水素結合の数が少ない水分子が存在するというわけです。そして、これらの可動性のある水分子は熱振動によって小さな球のように氷の上を継続的に動き回ることがわかりました。
これら2つの固体の水分子は相互変換され、温度変化によって割合が変わることもわかりました。実験では、マイナス70度を超えると水素結合が2つの水分子が増え始め、温度上昇に従って氷表面の摩擦力が低下していく関係性が確認されています。以上の通り、氷の表面が滑るのは、溶けた液体の水が原因ではなく、氷表面に存在する「可動性のある水分子」が原因だということが判明しました。 なお、温度上昇に従って摩擦係数は下がり続けますが、マイナス7度で最小値をとることが確認されています。この理由について、研究者はマイナス7度から0度の温度域では氷が柔らかくなり、氷の上を滑る物体の表面の物質が深く氷に食い込んでしまうため、摩擦が高まり滑りにくくなってしまうと考えています。
なるほど〜
チコちゃんでやっとったな！
そうなんだ・・！
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