quote:

---

KR2: ... Сопротивление электрическое будет влиять на температуру лыжи?

---

Тут, наверно, речь об электропроводности скользячки? Вклад электризации скользячки в сопротивление скольжению лыжи могу оценить только по косвенным данным. В одном из предыдущих постов есть ссылка на книгу о теории адгезии. Там есть формулы для вычисления электрического заряда, возникающего при отрыве обкладок молекулярного конденсатора. От заряда можно перейти после длительных дополнительных вычислений к определению степени увеличения коэффициента трения лыжи о снег. Я этого не сделал.

Но судя по тому, что скользячка беговых современных лыж делается исключительно из электропроводящего спечённого полиэтилена (P-TEX, Sintered), а при описании методов обработки скользячки обязательно говорится о недопустимости ожёга поверхности скользячки, (по моим исследованиям в несколько раз ухудшающем электропроводность), электризация лыжи увеличивает коэффициент трения значительно.

Не думаю, что температура скользячки от трения лыжи о снег сколько ни будь существенно повышается, т.к. лыжа контактирует при движении со снегом и успешно отдаёт ему выделяющееся тепло. Этого тепла явно недостаточно для плавления снега и появления воды под лыжей от трения.

история редактирования

http://physiclib.ru/books/item/f00/s00/z0000016/st070.shtml
Пачки молекул

Если молекулы могут хорошо упаковаться, будучи предельно растянуты, то твердый полимерный материал может образовать разные довольно сложные структуры, обладающие, однако, одним общим свойством. В той или иной степени в твердом теле будут присутствовать участки, в которых молекулы примыкают друг к другу, как карандаши в пачке.

В зависимости от того, каков в теле процент таких пачечных участков, а также смотря по тому, сколь аккуратно упакованы молекулы, составляющие пачечный участок, полимер может обладать тем или иным "процентом кристалличности". Большинство полимеров противятся простой классификации твердых тел на аморфные и кристаллические. Удивительного в этом ничего нет, поскольку речь идет об огромных, да ещё вдобавок чаще всего неодинаковых молекулах. Упорядоченные ("кристаллические") участки в полимерах можно грубо разбить на три класса: пачки, сферолиты и кристаллы из складывающихся молекул.

Типичная микроструктура полимера показана на рис. 9.4. Это фотоснимок с увеличением в 400 раз, сделанный с пленки полипропилена. Звездообразные фигурки - это своего рода кристаллиты. Из центра звездочки при охлаждении полимера начался рост сферолита. Затем сферолиты встретились и поэтому не приобрели идеальной сферической формы (если удается наблюдать за ростом отдельного сферолита, то действительно видишь шар, так что название "сферолит" вполне оправдано). Внутри сферолита длинные молекулы уложены достаточно аккуратно. Скорее всего, сферолит можно представить себе как аккуратно сложенный канат. Роль каната играет пачка молекул. Таким образом, своей длинной осью молекулы расположены перпендикулярно к радиусу сферолита. На той же фотографии мы видим пластичные участки. Возможно, это пачки молекул, а может быть, и кристаллы из складывающихся молекул. Существование подобных кристаллов является интересным и достоверным фактом, относящимся к структуре линейных полимеров.

Двадцать лет назад было сделано следующее замечательное открытие. Из раствора были выделены кристаллики различных полимерных веществ. Исследователи были поражены тем, что такие же кристаллики, поверхности которых похожи на спиральную лестницу, вырастали из растворов различных парафинов. В чем же причина этого спирального роста кристаллов, напоминающего результаты труда искусного кондитера (рис. 9.5)?

Говоря о росте кристалла на стр. 99, мы обошли одно обстоятельство. Представим себе, что строящаяся плоскость кристалла заполнена атомами. Тогда не остается мест, которые притягивали бы атомы достаточно сильно. Можно подсчитать, что по такой схеме рост должен идти со скоростями, в немыслимое число раз меньшими, чем скорости роста, наблюдаемые в действительности. Выход из положения дает наличие спиральных дислокаций в кристалле. Если есть спиральная дислокация, то наращивание грани идет таким образом, что ступеньки, на которых атомам выгодно занять место, никогда не зарастут. Физики облегченно вздохнули, когда были обнаружены спиральные дислокации. Им стали понятны величины скоростей роста и стала очевидной суть картинок, подобных приведенной выше для парафина. Такие спиральные пирамидки наблюдаются очень часто, и в том, что они существуют, нет ничего удивительного. Нет удивительного, если речь идет о кристаллах, построенных из малых молекул. Для таких кристаллов объяснение проходит: размер молекулы, высота ступеньки, толщина кристалла - все эти данные не противоречат друг другу.

Но, обнаружив такую же картинку для полимера, мы сталкиваемся с новым явлением. Дело в том, что толщина слоев полиэфира равна 100-120 Å, а длина молекулы равна 6000 Å. Какой же вывод можно сделать из этих цифр? Да всего лишь один - в этих кристалликах молекулы складываются. Гибкость молекул позволяет им изогнуться без труда, и поэтому остается лишь раздумывать (раздумывание продолжается и до сих пор), какая из трех моделей, показанных на рис. 9.6, лучше. Различие между ними, конечно, второстепенное... Впрочем, специалист обидится. "Как же второстепенное,- скажет он,- на верхнем снимке молекулы загибаются, как попало, минуя ближайших соседей, на второй модели при сворачивании молекула становится соседкой самой себе. Различие между второй и третьей моделью заключается в том, что на среднем рисунке поверхность кристалла более гладкая, чем на нижнем".

Специалист прав: характер укладки полимерных молекул имеет исключительно важное значение и кардинальным образом влияет на свойства вещества. Хотя полиэтилен, нейлон и другие материалы синтезированы впервые несколько десятков лет назад, изучение их надмолекулярной структуры и исследование приемов, заставляющих молекулы упаковываться разным образом, ведется и сейчас многими исследователями.

рис 9.4
рис 9.5
рис 9.6

история редактирования

и все же чем проще дешего и сердито. я про пластик

Про полиэтилен и электроискровую очистку

история редактирования

http://chem-bsu.narod.ru/ChemRadWeb/ch5/ch5.htm
5.8.3. Органические полимерные материалы
Полиэтилен
Полиэтилен, структурная формула которого имеет вид
(- СН2 - СН2 -)n,
представляет собой неполярный полимер линейной структуры. Получается полимеризацией газа этилена С2Н4 при высоком давлении (до 300 МПа), либо при низком (до 0,6 МПа). Молекулярная масса полиэтилена высокого давления - 18000 - 40000, низкого - 60000 - 800000.
Молекулы полиэтилена обладают способностью образовывать участки материала с упорядоченным расположением цепей (кристаллитов), поэтому полиэтилен состоит из двух фаз (кристаллической и аморфной), соотношение которых определяет его механические и тепловые свойства. Аморфная придает материалу эластичные свойства, а кристаллическая - жесткость. Аморфная фаза имеет температуру стеклования +80 .С. Кристаллическая фаза обладает более высокой нагревостойкостью.
Агрегаты молекул полиэтилена кристаллической фазы представляют собой сферолиты с орторомбической структурой. Содержание кристаллической фазы (до 90 %) в полиэтилене низкого давления выше, чем в полиэтилене высокого давления (до 60 %). Благодаря высокой кристалличности полиэтилен низкого давления имеет более высокую температуру плавления (120 -125 .С) и более высокую прочность при растяжении. Структура полиэтилена в значительной степени зависит от режима охлаждения. При его быстром охлаждении образуются мелкие сферолиты, при медленном охлаждении - крупные. Быстро охлажденный полиэтилен отличается большой гибкостью и меньшей твердостью.

Думаю, приводимый текст может несколько прояснить взаимодействие водяной плёнки на снежинках и скользячки. Особенно при замерзании водяной плёнки во время контакта со скользячкой.
=========================================================

Теоретические представления о процессе склеивания

.... Склеивание - это соединение двух тел при помощи третьего (клея).

Адгезией называется прилипание двух разнородных жидких или твердых тел, обусловленное молекулярной связью, проявляющейся при соприкосновении этих тел. Притяжение частиц (атомов, ионов, молекул) внутри данного тела называется когезией. Прочность клеевой прослойки определяется силами когезии. Сцепление же ее со склеиваемым материалом (или материалами) обусловлено силами адгезии.

Химическая и физическая природа явлений адгезии и когезии едина. Она обусловлена межмолекулярным взаимодействием, т. е. отношением сил притяжения между молекулами, которое в свою очередь зависит от электрической природы веществ и определяется движением электронов и взаимодействием создаваемых ими электрических полей. Распределение электрических зарядов в веществе определяет его полярность.

Полярные молекулы ориентируются в массе вещества так, что противоположные по знаку заряда участки притягиваются, создавая устойчивую систему, в которой действуют электростатические силы. Чем более полярны вещества, тем больше величина электростатических сил. Поэтому адгезия полярных веществ к полярным обычно высокая. Как правило, полимеры, содержащие гидроксильные (ОН), карбоксильные (СООН), амидные (NHCO), аминные (NH2) и другие полярные группы, являются хорошими клеями.

Различают несколько видов межмолекулярного взаимодействия (или межмолекулярных сил): электростатическое, индукционное, дисперсионное, водородная связь. Кроме того, для склеивания имеют значение и химические связи (ионные, ковалентные, координационные).
Согласно теории, разработанной Дебаем, энергия электростатического взаимодействия полярных молекул зависит от температуры, повышение которой нарушает ориентацию заряженных молекул в результате их теплового движения и снижает величину электростатического взаимодействия.

Под влиянием электрического поля полярных молекул может произойти поляризация неполярных веществ, находящихся в контакте с полярными. Результатом взаимодействия между молекулами этих веществ является притяжение, подобное притяжению полярных молекул, но более слабое. Возникающие при этом силы называются индукционными. В отличие от электростатических сил они не зависят от температуры, но быстро убывают с расстоянием между частицами.

Наконец, независимо от наличия или отсутствия в молекулах электрических зарядов между ними действуют силы, называемые дисперсионными. Они являются результатом взаимной поляризации молекул, вызываемой непрерывным движением электронов рядом расположенных атомов. Дисперсионное взаимодействие проявляется при расстояниях между частицами до 3-4 А. Так как нагревание тел не оказывает заметного влияния на движение электронов, то величина дисперсионных сил не зависит от температуры.

Согласно современным представлениям максимальное действие этих сил проявляется в микроуглублениях, имеющихся на поверхности твердого тела, так как силовые поля, образуемые противоположными стенками этих углублений, будут накладываться друг на друга и таким образом усиливаться.

При склеивании большое значение имеет еще одна разновидность межмолекулярного взаимодействия - водородная связь. По характеру и величине действующих сил она близка к электростатическому взаимодействию и может возникать между непосредственно не связанными группами внутри одной и той же молекулы, между молекулами одного и того же соединения и между молекулами различных соединений, содержащих водород, кислород, азот, хлор. Ее действие проявляется на расстоянии до 2,5-2,8 А. Гидрофильность (способность хорошо смачиваться водой) поверхности древесины, имеющая важное значение для склеивания, частично обусловлена образованием водородных связей между молекулами воды и гидроксильными группами молекул целлюлозы. ....

Иногда при склеивании проявляется действие сил химической связи - ковалентной и координационной. Они действуют на значительно меньших расстояниях, чем дисперсионные, индукционные и электростатические. Их энергия в десятки раз превосходит энергию межмолекулярных связей.
Из приведенного обзора сил адгезии следует, что их действие проявляется лишь при максимальном сближении двух тел. При соприкосновении твердого и жидкого тел взаимодействие становится более полным, так как жидкость, растекаясь, заполняет неровности, благодаря чему лучше осуществляются различные межмолекулярные связи. Следовательно, необходимыми условиями склеивания являются, во-первых, жидкое состояние клея и, во-вторых, способность его к хорошему смачиванию, т. е. растеканию, заполнению неровностей. ....

При взаимодействии клея и твердого тела происходит одновременная переориентировка молекул этих тел и начинают действовать силы, обеспечивающие все более и более прочные межмолекулярные связи. Давление при склеивании способствует быстрому заполнению клеем всех неровностей и более полному контакту поверхности твердого материала с клеем. Заключительной стадией склеивания является переход клея в твердое состояние, т е. его когезионное упрочнение.

На полноту смачивания поверхности и величину сцепления с ней клея влияют форма и размеры микроуглублений на поверхности. Любая поверхность твердого тела представляет собой систему выступов и впадин, т. е. имеет неровности, зависящие от способа обработки. Наиболее распространенные формы углублений схематически изображены на рис. 2. С точки зрения полноты смачивания более благоприятны коническая (рис. 2, а) и призматическая (рис. 2, г) формы. .....

Проведенные в 1949-1950 гг. Б. В. Дерягиным и его сотрудниками опыты показали, что при отслаивании полимерных пленок от поверхности твердых тел затрачивается гораздо большая работа, чем это необходимо для преодоления сил межмолекулярного взаимодействия, и что эта работа тем больше, чем выше скорость отслаивания. Адсорбционная теория не объясняет это явление, так как величина межмолекулярных сил не должна зависеть от скорости разделения склеенных поверхностей. Было выдвинуто предположение, что между твердой поверхностью и клеевой пленкой в период отверждения образуется двойной электрический слой (микроконденсатор).

Механизм образования и разрушения двойного электрического слоя в клеевом соединении объясняет электронная теория адгезии, предложенная Н. А. Кротовой и Б. В. Дерягиным. По современным представлениям, двойной электрический слой образуется в результате ориентирования заряженных частиц клея и поверхности (твердого тела с возникновением затем разности потенциалов между ними. Однако в отличие от электростатического взаимодействия при образовании двойного электрического слоя происходит взаимный переход электронов между функциональными группами молекул полимера и принятие ими электронов от поверхности твердого тела.

Образование двойного электрического слоя при склеивании подтверждается электронной эмиссией, наблюдаемой при отрыве пленок различных полимеров от поверхности стекла, металла и других материалов. Электронная теория не объясняет адгезию между неполярными полимерами и возможность склеивания металлов и диэлектрических материалов токопроводящими клеями, наполненными порошками металлов, графитом, сажей.

Диффузионная теория адгезии, разработанная С. С. Воюцким, объясняет адгезию как результат взаимного проникновения, или диффундирования, линейных макромолекул или их участков с образованием прочного переходного слоя на границе между клеем и склеиваемым веществом. По этой теории, применимой к склеиванию полимеров преимущественно линейного строения, чем больше гибкость макромолекул, тем больше их способность к взаимному проникновению, и чем ближе химическая природа склеиваемых полимеров, тем легче осуществляется взаимное проникновение.

Наиболее характерным примером такого взаимного проникновения макромолекул является аутогезия (самослипание) полимеров линейного строения при нагревании или при нанесении на склеиваемые поверхности органического растворителя. Молекулы полимера диффундируют в раствор, а при соприкосновении поверхностей - взаиморастворяются. Связь, образующаяся в результате взаиморастворения, обладает значительной энергией, большей, чем энергия адсорбционных сил. Предполагают, что это обусловлено межмолекулярным взаимодействием, усиленным большим количеством контактов и отчасти механическим заклиниванием макромолекул или их участков, проникших в соседний полимер.

Диффузионная теория раскрывает также зависимость работы адгезии от скорости отслаивания. Поскольку между прослойкой клея и склеиваемым веществом образуется переходный слой макромолекул, он подчиняется таким же закономерностям при разрушении, как и любой полимер, т. е. с увеличением скорости нагружения сопротивление разрушению также увеличивается.

В основе химической теории адгезии, развиваемой в последние годы, лежит представление о том, что при взаимодействии клея с поверхностью твердого тела образуются ковалентные или координационные связи. Действительно, имеются примеры, показывающие возможность протекания химических реакций между клеем и склеиваемыми материалами.

Как видим, единой теории склеивания нет, так как полностью ни одна из теорий не может объяснить все многообразие и специфичность явлений, возникающих на различных стадиях склеивания. Но даже неполные теоретические представления, применимые для частных случаев, оказываются полезными при синтезе новых клеев и конструировании соединений.

О явлениях электризации. Наверно применимо к скользячке лыжи, да и снежинки то же.

29.07.11 | Физика, Юрий Ерин | Комментарии (19)

Рис. 1. a) Список материалов, показывающий, как они будут заряжаться при их взаимном контакте (соприкосновении или трении). Материал, находящийся в списке выше, будет заряжаться положительно, ниже, - отрицательно. Данный список установлен эмпирическим путем. Позиции некоторых веществ, в частности полиметилметакрилата (органического стекла), полистирола и поливинилхлорида,могут меняться в других публикациях. b) Набор веществ, образующих циклическую серию в процессе их электризации (например, контакт цинка с шелком приведет к появлению положительного заряда на первом веществе и отрицательного на втором). Изображение из статьи: Logan S. McCarty, George M. Whitesides. Electrostatic Charging Due to Separation of Ions at Interfaces: Contact Electrification of Ionic Electrets в журнале Angewandte Chemie International Edition

Общеизвестно, что соприкосновение или трение двух материалов приводит к появлению электрического заряда на их поверхностях. Это явление называется электризацией трением, или контактной электризацией. Длительное время считалось, что в ходе электризации одно тело заряжается однородно положительно, а другое - однородно отрицательно. Ученые из США продемонстрировали некорректность данного утверждения на примере полимерных соединений-диэлектриков. Проведенные ими эксперименты установили, что контакт этих веществ приводит к появлению на их поверхности мозаики из наноскопических областей, имеющих разные по знаку заряды.
При соприкосновении двух тел или их трении они, будучи до этого электронейтральными, приобретают, соответственно, положительный и отрицательный электрический заряд, который равномерно распределяется по их поверхности (рис. 1). В школьном курсе физики это явление называют электризацией трением, или контактной электризацией.
Хотя явление электризации известно с древних времен (первым процесс электризации описал Фалес Милетский), не всё с ним ясно и поныне. Условно эту физическую проблему можно разделить на три части: электризация металлом металла, диэлектрика металлом и диэлектрика диэлектриком. Для первой комбинации веществ процесс электризации хорошо изучен и понят: распределение зарядов идет до тех пор, пока не выровняются уровни Ферми двух металлов, причем положительно (отрицательно) заряжается то вещество, у которого уровень Ферми выше (ниже). Это явление в физике более известно как возникновение контактной разности потенциалов.
Электризация диэлектрика металлом в настоящее время изучается весьма активно, однако остается неясным, до каких пор происходит трансфер зарядов между металлом и диэлектриком, чем определяется окончание этой передачи - электрическим полем, созданным в результате электризации, или числом доступных электронных состояний в диэлектрике (то есть тем, сколько электронов позволяет принять/отдать данный диэлектрик).
Наконец, процесс электризации диэлектрика диэлектриком изучен крайне слабо, хотя специалисты полагают, что если до конца понять электризацию диэлектрика металлом, то впоследствии несложно будет выяснить и механизм электризации двух диэлектриков.
В любом случае, принято считать, что поверхность одного из пары веществ заряжается однородным образом положительно, а другого - однородно отрицательно. Однако это не позволяет объяснить результаты некоторых экспериментов, в которых различные частицы одного и того же материала или даже целые макроскопические области одного образца имели различные зарядовые характеристики (см. например, статью Electrification of granular systems of identical insulators (также доступную здесь), посвященную исследованию причин, по которым маленькие частицы гранулярной диэлектрической среды заряжаются отрицательно, а большие - положительно).
В журнале Science опубликована экспериментальная работа коллектива ученых из США The Mosaic of Surface Charge in Contact Electrification, которая в очередной раз доказывает, что для некоторых макроскопических тел картина электризации может сильно отличаться от общепринятой. Авторы статьи при помощи разновидности атомно-силовой микроскопии - метода зонда Кельвина (Kelvin probe force microscope), позволяющего визуализировать распределение электрического потенциала поверхности изучаемого объекта, - обнаружили, что электризация отдельных полимерных соединений приводит к появлению своеобразной мозаики: участков размером порядка 100 нм, имеющих противоположные по знаку заряды.

Рис. 2. (A) Возможные сценарии контактной электризации. Вверху: после контакта и разделения двух поверхностей одна из них заряжается равномерно положительно, другая - отрицательно. Внизу: контактная электризация двух полимерных соединений приводит к появлению мозаики на их поверхностях - разноименно заряженных областей размером порядка 100 нм. (B)-(D) - трехмерные карты распределения электрического потенциала на поверхностях полимеров, полученные при помощи метода зонда Кельвина. (B) Распределение потенциала на поверхности полидиметилсилоксана (PDMS) перед электризацией. Такое же равномерное распределение наблюдалось и на поверхности остальных материалов, задействованных в эксперименте. (C) Распределение потенциала на поверхности PDMS после контакта с другой поверхностью PDMS. Несмотря на зарядовую мозаику, суммарный заряд, полученный PDMS, отрицательный; при этом поверхностная плотность составляет -0,2 нКл/см2 (нанокулон на квадратный сантиметр). (D) Поверхность поликарбоната (PC) после контакта с PDMS. Полученный заряд положительный. Поверхностная плотность равна 0,16 нКл/см2. В левой колонке - проекции соответствующих 3D-карт распределения потенциала на поверхности полимера. Вариации цвета соответствуют изменению потенциала от -1 В до +1 В. Просканированный зондом Кельвина участок поверхности имеет размеры 4,5 на 4,5 микрометра. Длина масштабной линейки 500 нм. Изображение из обсуждаемой статьи в Science

Изучение процесса появления зарядов на поверхности тел в ходе их электризации происходило на примере полидиметилсилоксана, поликарбоната, политетрафторэтилена (тефлона), обладающих диэлектрическими свойствами. Ученые исследовали также кремний (полупроводник) и алюминий (металл), чтобы показать, что подобная мозаика не наблюдается на поверхностях этих материалов, а также убедиться, что полученные результаты не являются артефактом эксперимента. Измерение плотности поверхностного заряда и контроль электронейтральности поверхности до начала электризации осуществлялся при помощи цилиндра Фарадея, присоединенного к очень точному электрометру. Все эксперименты проходили в нормальных атмосферных условиях (температура +22.C, относительная влажность 24%)
На рис. 2B, C и D представлены распределения электрического потенциала поверхности полимерного диэлектрического материала, полученные зондом Кельвина. Авторы статьи сообщают, что до начала электризации на поверхности материалов отсутствовали какие-либо электрические заряды, по крайней мере измерительная техника, работая на пределе точности, не зафиксировала их наличия (рис. 2B). После электризации на поверхности веществ с диэлектрическими свойствами образовывались наноскопические области с разным знаком заряда. Авторы статьи назвали наблюдаемую ими картину мозаикой, отмечая, что распределение элементов мозаики носило случайный характер и не зависело от того, как в целом заряжались тела в ходе электризации (рис. 2С, D). Алюминий и кремний подобного поведения не проявляли.
Как было установлено в ходе последующих исследований, полученные результаты не претерпевают качественных изменений, если варьировать продолжительность контакта поверхностей (от 2 секунд до 1,5 часов). Также никаких существенных метаморфоз не происходит, если к соприкасающимся телам прикладывать давление (от 0,01 МПа до 4,5 МПа, то есть от 0,1 атмосферы до 45 атмосфер). Никакой роли не играет и характер разделения контактирующих объектов, то есть то, медленно или быстро они отдаляются друг от друга.
Дальнейшая эволюция поверхностей с мозаичным распределением заряда не отличается от обычных наэлектризованных материалов. Они начинают разряжаться, постепенно сглаживая разницу в величине заряда между соседними наноскопическими областями (рис. 3).

Рис. 3. Эволюция распределения потенциала поверхности полимера полидиметилсилоксана (PDMS) до начала электризации (слева вверху), через 3000 (справа вверху), 5000 (слева внизу) и 8000 (справа внизу) секунд после электризации. Изображения получены методом зонда Кельвина. Из обсуждаемой статьи в Science

Не ограничившись сводкой результатов проведенного эксперимента, ученые в своей статье попытались выяснить, какие механизмы заставляют поверхность полимерного диэлектрика покрываться противоположно заряженными наноостровками. Применив рамановскую и рентгеновскую фотоэлектронную спектроскопию, авторы пришли к выводу, что возникновение зарядовой мозаики представляет собой сложный процесс, который, по всей видимости, включает в себя разрушение химических связей между наноскопическими областями с разным знаком заряда, изменения химического состава поверхности и переход вещества от одного контактирующего тела к другому.
Само собой, этот вывод рождает новые вопросы: какие конкретно типы химической связи разрушаются в ходе электризации и как это отражается на распределении элементов мозаики? если происходит передача вещества от одной поверхности к другой, то может ли этот явление задавать размер мозаичного фрагмента? По мнению авторов, ответ на эти вопросы можно получить, если улучшить используемые экспериментальные методики, что, в свою очередь, позволит улучшить детализацию мозаичного распределения на молекулярном уровне, дав новую пищу для размышлений над этим явлением.
Источник: H. T. Baytekin, A. Z. Patashinski, M. Branicki, B. Baytekin, S. Soh, B. A. Grzybowski.

история редактирования

Про поляризацию льдинок (снежинок). Название первоисточника утеряно.
======================================================================
Помимо неполярных диэлектриков, существует большой класс диэлектриков,
молекула которых и при отсутствии внешнего электрического поля обладают дипольным моментом. Постоянный дипольный момент могут иметь многие молекулы, у которых центры симметрии составляющих их положительных и отрицательных зарядов не совпадают друг с другом.

Типичными представителями полярного твёрдого диэлектрика служат лед, твердая соляная кислота, органическое стекло и др.

При помещении полярного диэлектрика в электрическое поле происходит
ориентация полярных молекул так, чтобы их оси совпадали с направлением линий напряжённости электрического поля. Однако тепловое движение частиц вещества препятствует такой ориентации. В результате действия поля и теплового движения устанавливается равновесное состояние, при котором полярные молекулы приобретают в среднем некоторую направленную ориентацию, а весь диэлектрик благодаря этому приобретает дипольный момент в направлении поля, т.е. поляризуется.

Рассмотренный вид поляризации называют ориентационной или дипольной. В
этом виде поляризации, в отличие от поляризации смещения, существенную роль играет температура диэлектрика. Диэлектрическая проницаемость полярных диэлектриков больше, чем у неполярных, так как у них по существу наблюдаются оба вида поляризации: ориентационная и упругая поляризация смещения.
Если внешнее поле убрать, то полярные и неполярные диэлектрики
деполяризуются, т.е. поляризация их практически исчезает.

. Закон сохранения электрического заряда.
Внутри замкнутой системы при любых взаимодействиях алгебраическая сумма электрических зарядов остается постоянной:
.
Изолированной (или замкнутой) системой мы будем называть систему тел, в которую не вводятся извне и не выводятся из нее электрические заряды.
Нигде и никогда в природе не возникает и не исчезает электрический заряд одного знака. Появление положительного электрического заряда всегда сопровождается появлением равного по модулю отрицательного заряда. Ни положительный, ни отрицательный заряд не могут исчезнуть в отдельности, они могут лишь взаимно нейтрализовать друг друга, если равны по модулю.
Так элементарные частицы способны превращаться друг в друга. Но всегда при рождении заряженных частиц наблюдается появление пары частиц с зарядами противоположного знака. Может наблюдаться и одновременное рождение нескольких таких пар. Исчезают заряженные частицы, превращаясь в нейтральные, тоже только парами. Все эти факты не оставляют сомнений в строгом выполнении закона сохранения электрического заряда.
Причина сохранения электрического заряда до сих пор пока неизвестна.

Referat. Заряд
Материал из PhysBook

==========================================================
Наэлектризовать тела с помощью трения очень просто. А вот объяснить, как это происходит, оказалось очень непростой задачей.
1 версия. При электризации тел важен тесный контакт между ними. Электрические силы удерживают электроны внутри тела. Но для разных веществ эти силы различны. При тесном контакте небольшая часть электронов того вещества, у которого связь электронов с телом относительно слаба, переходит на другое тело. Перемещения электронов при этом не превышают размеров межатомных расстояний (10 в степени -8 см). Но если тела разъединить, то оба они окажутся заряженными. Так как поверхности тел никогда не бывают идеально гладкими, то необходимый для перехода тесный контакт между телами устанавливается только на небольших участках поверхностей. При трении тел друг о друга число участков с тесным контактом увеличивается, и тем самым увеличивается общее число заряженных частиц, переходящих от одного тела к другому. Но не ясно, как в таких не проводящих ток веществах (изоляторах), как эбонит, плексиглас и другие, могут перемещаться электроны. Они ведь связаны в нейтральных молекулах.
2 версия. На примере ионного кристалла LiF (изолятора) это объяснение выглядит так. При образовании кристалла возникают различного рода дефекты, в частности вакансии - незаполненные места в узлах кристаллической решетки. Если число вакансий для положительных ионов лития и отрицательных - фтора неодинаково, то кристалл окажется при образовании заряженным по объему. Но заряд в целом не может сохраняться у кристалла долго. В воздухе всегда имеется некоторое количество ионов, и кристалл будет их вытягивать из воздуха до тех пор, пока заряд кристалла не нейтрализуется слоем ионов на его поверхности. У разных изоляторов объемные заряды различны, и поэтому различны заряды поверхностных слоев ионов. При трении поверхностные слои ионов перемешиваются, и при разъединении изоляторов каждый из них оказывается заряженным.

история редактирования

Игорь Николаевич.
После того как навели глянец - катался на трассе за афганскими домами.
Катило очень неплохо.
Возможно из-за глянца, а возможно и погода стала подталипвать снег (солнце).
ДО этого то все катался в темень и на морозе...

Не удалось найти описание механизма включения графита в сверхмолекулярный полиэтилен скользячки. То ли это включение молекулы графита в молекулу полиэтилена и тогда молекула может стать электропроводной, то ли просто их "добрососедство". Ясно, что простое механическое смешивание графитового порошка с гранулами полиэтилена и последующее их спекание не может обеспечить проводимости скользячки, тем большей, чем лучше лыжи. Для проводимости нужен непрерывный контакт одной частицы графита с соседней по всему объёму пластика, что трудно себе представить, т.к. этих частиц гораздо меньше, чем полиэтилена, который прекрасный изолятор.

Не могу дать ссылку на источник, но есть упоминание, что P-TEX содержит около 7 процентов графита, и что в "холодных" скользячках графита меньше (скользячка серее, чем "тёплая").

Не выяснено и "распределение" проводимости по поверхности скользячки. Есть описание этой поверхности под микроскопом, да и сам я это видел. На чёрной поверхности видны ещё более чёрные точки округлой формы, окруженные сероватым ореолом неопределённой формы. Диаметр чёрных точек (строго на глаз) около 0,1 мм, занимают точки около 20 процентов поля зрения и распределены равномерно по полю.

Без знания механизма включения графита в полиэтилен скользячки, можно придти к неверным заключениям. Для того, что бы продолжить рассуждения, принимаю следующее предположение, где - то давно вычитанное:

для изготовления скользячки типа Sintered взята тонкая полиэтиленовая лента (экструдированная?), на неё методом, например вжигания, нанесён графитовый порошок, образующий непрерывный токопроводящий слой, как в потенциометре регулятора громкости в радиоприёмнике, эта лента свита в нитку при этом графитовый слой превращается графитовый стрерженёк или трубочку, из ниток свита верёвка, верёвка свёрнута в бухту, бухта спрессована, нагрета до спекания верёвки в монолит.

Полученная болванка превращена в шпон, наподобие шпона для фанеры, шпон нарезан на ленты, сплошь пронизанные графитовыми микротрубочками. Одна сторона ленты протравлена для обеспечения склеивания с элементами конструкции лыжи. Протравленная поверхность становится электропроводной. Не знаю почему, но установлено опытным путём.

Это может объяснить полученные мной опытным путём факты:

1 Скользячка типа P-TEX и Sintered электропроводна и чем лучше скользячка, тем лучше её электропроводность.
2 Обработка парафином неизбежно ухудшает электропроводность скользячки.

история редактирования

Т.е. нет смысла обычные лыжи покрывать парафином?

KR2: ... Т.е. нет смысла обычные лыжи покрывать парафином?

Года три назад принесла мне женщина лыжи, то ли Карелию, то ли Визу.
Очень грубой (диаметр проволок 0,4 мм) стальной медленно вращающейся щёткой (500 - 800 об/мин) нанёс достаточно глубокие борозды на скользячку, запарафинил, почистил. Через месяц, наверно, встретил эту женщину. Сказала, что очень довольна обработкой.

Думаю, для холодной погоды такая обработка ухудшила бы скольжение, да в холода видимо сидит она дома.

Надо ли парафинить лыжи с экструдированной скользячкой? Наверно надо, всё равно обработанная правильно подобранным парафином лыжа пойдёт веселее, другое дело, что сойдёт парафин с такой скользячки быстрее, чем с P-TEX. Видимо борозды от грубой щетки способствуют удержанию парафина, да и играют роль накатки.

В сегодняшнюю погоду Ваши лыжи не идут?

Хочу сегодня попробовать вечером.
Но сложно сказать Ваш парафин остался еще или нет.

В общем, уважаемый Игорь-сегодня трасса была плохо укатана, лыжи проваливались и я ничего не понял как они катят плюс на солнце местами совсем другой снег был. На неделе продолжим экспирименты в парке, возьму еще пирометр и прикуплю другие парафины для сравнения

10-го соревнования, надо лыжи довести за неделю до ума попробовать...

quote:

---

Dracer77: ... надо лыжи довести за неделю до ума попробовать...

---

Ладно.

quote:

---

KR2: ... сложно сказать Ваш парафин остался еще или нет.

---

Несите и вы. Перемажем.

Здравствуйте, подскажите где можно подготовить к катанию новые лыжи?

quote:

---

Originally posted by tkk.pbz:
Здравствуйте, подскажите где можно подготовить к катанию новые лыжи?

---

Какие лыжи?

ДЛЯ oe229614:
Лыжи катили заметно интереснее, и с горы тоже чуствовалось, думаю электрообработка дает эффект, температура снега и состояние трассы было как вчера. Завтра обязательно проверю в парке Кирова днем на солнце. И все же охота сравнить с высокофтористыми парафинами, правда не знаю на какой диапазон купить, там много температур представлено

quote:

---

Какие лыжи?

---

atomic motion skate

quote:

---

Originally posted by tkk.pbz:
Здравствуйте, подскажите где можно подготовить к катанию новые лыжи?

---

Парафинить и кататься, парафинить можно в экип-центре на горького 154, на снежинке готовят лыжи, можно в пятницу привозить, рядом на студенческой базе был смазчик

http://www.ntsr.info/science/library/2891.htm

Исследование нанокомпозиционных материалов на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена с нанонаполнителями из терморасширенного графита или наноразмерных порошков аллюминия

А.Н. Жигач1, Н.Г. Березкина1, И.О. Лейпунский1, П.Н. Бревнов2, Л.А. Новокшонова2, И.А.Чмутин2, О.А. Кудинова2, В.Г. Гринев2, В.В. Артемов3.

1 Учреждение Российской Академии наук Институт энергетических проблем химической физики РАН.
2 Учреждение Российской Академии наук Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН.
3 Учреждение Российской Академии наук Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова РАН.

Синтез нанокомпозитов проводился методом полимеризационного наполнения, который заключается в каталитической активации поверхности наполнителя и последующей полимеризации мономера на ней.
Для получения слоистого наполнителя в настоящей работе был использован наиболее перспективный способ получения нанопластин графита, основанный на термической эксфолиации окисленного графита.

Использовавшийся терморасширенный графит (ТГ, Sуд=25,3 м2/г) представлял собой пористые червеобразные частицы, состоящие из графитовых слоев нанометровой толщины. Степень наполнения полимера терморасширенным графитом составляла от 1 до 12 % объёмных.
Показано, что в зависимости от условий подготовки наполнителя и способа его каталитической активации могут быть получены нанокомпозиты с различной структурной организацией нанослоев графита в полимерной матрице, что оказывает значительное влияние на свойства получаемых нанокомпозитов.

Электронно-микроскопическое исследование нанокомпозитов после полимеризационного наполнения показывает, что в частицах ТГ происходит неравномерное покрытие его нанослоев полимером. При этом глубина проникновения полимера вглубь червеобразной частицы не превышает 20-30 мкм. Со стороны поверхности нанослои графита покрыты толстым слоем СВМПЭ, в то время как на его внутренних слоях полимерное покрытие отсутствует. В червеобразных частицах ТГ, пронизанных полимером, контакты между нанопластинами графита сохраняются.

Исследование электропроводности полученных нанокомпозитов показало, что в зависимости от структурной организации нанослоев графита в полимерной матрице порог перколяции составляет от 2 до 5 % об. При этом достигается электропроводимость порядка 0,1 (Ом.см)-1, что позволяет использовать такие нанокомпозиты в качестве антистатических материалов, а также защитных экранов от электромагнитных излучений. Снижение содержания кислорода положительно влияет на электропроводность материала.

Установлено, что сохранение связей между нанопластинами ТГ снижает предел перколяции по сравнению с обработанным ультразвуком ТГ в несколько раз.

Методом полимеризационного наполнения были синтезированы также нанокомпозиты с матрицей СВМПЭ и наполнением наночастицами алюминия (оксидное и оксидно-нитридное покрытия) до 50% объёмных. Наночастицы алюминия были получены в ИНЭПХФ РАН левитационно-струйным методом Гена-Миллера (Sуд=11-42 м2/г).

Электронно-микроскопические исследования полученных композитов показали, что их насцентные порошки представляют собой рыхлые <капсулы> размером в несколько микронов, внутри которых находятся скреплённые полиэтиленом в ажурную структуру наночастицы алюминия.

Установлено, что полиэтилен находится как на поверхности частиц алюминия, так и в виде тяжей толщиной в несколько нанометров между частицами алюминия, при этом, в свою очередь, внутри тяжей также могут находиться наиболее мелкие частицы порошка. При более крупном наполнителе образование таких глобул не наблюдается.

Горячее прессование таких порошков (давление до 1000 бар) практически не приводит к разрушению образовавшихся в насцентном порошке пористых глобул, что существенно снижает механические свойства образцов.
Исследована связь степени наполнения композита и его механических, тепло- и электрофизических свойств.

Настоящая работа поддержана Проектом РФФИ N09-03-12232-офи_м и ПФИ Президиума РАН N21.

Из википедии:

В физике и химии явлением перколяции (от лат. percōlāre, просачиваться, протекать) называется явление протекания или не протекания жидкостей через пористые материалы, электричества через смесь проводящих и непроводящих частиц и другие подобные процессы. Теория перколяции находит применение в описании разнообразных систем и явлений, в том числе таких, как распространение эпидемий и надежность компьютерных сетей.

Некоторые примеры задач, которые решаются через теорию перколяции:

Сколько надо добавить медных опилок в ящик с песком, чтобы смесь начала проводить ток?
Какой процент людей должен быть восприимчив к болезни, чтобы стала возможна эпидемия?

история редактирования

quote:

---

Dracer77

---

Спасибо, отнесла на снежинку

quote:

---

Originally posted by tkk.pbz:
Здравствуйте, подскажите где можно подготовить к катанию новые лыжи?

---

Сегодня общался с любителем на биатлоне, говорит катить начали лыжи после 300км пробега, так что засекайте пробег и снимайте ворс со скользячки обкаткой и парафинами

можно пройтись слегка фибертексом,или слегка цикленуть,чтобы убрать ворс и не ждать когда ворс сойдет

quote:

---

Carbone: ... можно пройтись слегка фибертексом,или слегка цикленуть

---

Если речь о ворсе, то он, пакостник, кроется корнями в углублениях штайншлифа и выдрать его оттуда можно только запарафинив лыжу морозным парафином, остудить её на морозе и, когда парафин замёрзнет, проскрести её скребком из оргстекла.
При этом парафин будет выкалываться в виде мелкой крошким и выдирать вмёрзший в него ворс. После неоднократного повторения этой процедуры большая и самая вредная часть ворса будет удалена.

Если же лыжу слегка цикленуть, неизбежно будет удалена часть штайншлифа. А жалко. Речь то о новых лыжах.

Впрочем, у tkk.pbz ситуация, похоже, тупиковая. На сколько я понял из постов, tkk.pbz ни цикленуть, ни парафинить самостоятельно не сможет, значит единственный выход - ездить, не допуская при этом "поседения" скользячки. При первых признаках "поседения" лыжи надо парафинить.

Дорого это, однако, если "отдавать". Надо осваивать это делать самостоятельно.

история редактирования

quote:

---

Дорого это, однако, если "отдавать". Надо осваивать это делать самостоятельно.

---

Жаль что мастер-класс пройти негде(

quote:

---

Жаль что мастер-класс пройти негде(

---

в инете куча инфы по поводу как парафинить лыжи и что для этого нужно.
много роликов на ютубе,на крайний случай напроситься к тому кто может показать))

quote:

---

tkk.pbz: ... Жаль что мастер-класс пройти негде(

---

Ну это ещё не вся печалька. Что бы начать парафинить свои лыжи, нужен ведь станок для закрепления лыжи, утюг с электронным терморегулятором ну и ещё кое что по мелочи. Да тут ещё очень скоро выяснится, что в бабушкиных шароварах кататься уже не модно, потребуется комбинезончик с термобельём, а купивши комбез тыщь за 5 (говорят, есть и за 20 тыщь), захочется научиться правильному коньковому ходу, а потом потребуются настоящие лыжики тыщь за 13, ботиночки тыщь за 6, ну и там по мелочи ещё кое что.

Но ей Богу, это того стоит.

Кстати. Dracer77 затевает строительство станка для закрепления лыж при обработке. Попробуйте войти с ним в компанию. Если делать два станка враз, будет дешевле, чем два по одному.

... а еще нужно станок для лыж где-то установить, после обработки лыж это рабочее место будет завалено стружкой и порошком парафина... в общем в квартире это делать крайне неудобно
В данный момент прохожу все это на себе - учусь готовить лыжи для прогулок и ходить коньком. Хотя в интернете и есть множество информации в виде описаний и видеороликов - это не избавляет от постоянно возникающих вопросов.
Например: "поседение скользячки" возникает у меня после каждой прогулки (около 10 км). Это нормально или нет? То есть причина в неправильной обработке лыж парафином, либо причиниа в низком качестве лыж (соболь), либо в чем то другом?
ЗЫ: купить лыжи за 10+ круб не предлагать - я пока только учусь.

вот и стоит учиться на дешевых лыжах,хоть не так жалко.
главное что сам делаешь,если плохо покатят хоть не накого свалить будет)))

quote:

---

Originally posted by kiv5k:
[B]... либо причиниа в низком качестве лыж соболь B]

---

тисы тоже быстро седеют, наверняка причина в качестве, грязный снег тоже влияет на это. Не раз видел на снежинке как люди прямо на парковке около своегоавто одевают лыжи(фишер и т.п.)и вперед на трассу

еще интересующий меня вопрос
попасть парафином в погоду часто сложно, учитывая что нет времени на подготовку лыж непосредственно перед выходом на лыжню. поэтому смотрим прогноз и, перекрестясь, с вечера парафиним лыжи. 11 марта видимо угадал с парафином (0..-5), чем заслужил поцелуй от жены - "дорогой, лыжи катили ох... очень хорошо". 13 марта было холоднее (около -10) и свежевыпавший снег. Более холодный парафин наносить не стал, т.к. далее будет опять потепление. Покатались на лыжах... Жена стала намекать о разводе, если я с лыжами чего нибудь не сделаю.
Вопрос: как поступать любителю в части подготовки лыж в условиях частой смены погоды с целью достижения "максимальной производительности скользячки"?
нужно ли все таки наносить парафин по погоде в любых условиях, или есть нюансы, позволяющие избежать слишком частую обработку лыж?
(ответ "забить и кататься так" нежелателен)

если катались на одном и томже парафине несколько дней,понятно что лыжи стали плохо катить.
свежий снег практически всегда притормаживает лыжи.

и напишите каким парафином пользовались(марку,фтористый нефтористый,на какую температуру??)

quote:

---

Originally posted by kiv5k:

еще интересующий меня вопрос
попасть парафином в погоду часто сложно, учитывая что нет времени на подготовку лыж непосредственно перед выходом на лыжню. поэтому смотрим прогноз и, перекрестясь, с вечера парафиним лыжи. 11 марта видимо угадал с парафином (0..-5), чем заслужил поцелуй от жены - "дорогой, лыжи катили ох... очень хорошо". 13 марта было холоднее (около -10) и свежевыпавший снег. Более холодный парафин наносить не стал, т.к. далее будет опять потепление. Покатались на лыжах... Жена стала намекать о разводе, если я с лыжами чего нибудь не сделаю.
Вопрос: как поступать любителю в части подготовки лыж в условиях частой смены погоды с целью достижения "максимальной производительности скользячки"?
нужно ли все таки наносить парафин по погоде в любых условиях, или есть нюансы, позволяющие избежать слишком частую обработку лыж?
(ответ "забить и кататься так" нежелателен)

---

Про развод - это жестко )
Купите себе 3 пары лыж, и в зависимости от погоды надевайте нужные.

Если лыжи не катят - тоже неплохо. Тренируются мышцы, "сгорает" сало, очищаются легкие. Зато, когда будут катить - Вы получите истинное удовольствие от скорости.