¿Por qué podemos patinar sobre hielo?

Question

La razón por la que el patín puede deslizarse sobre el hielo es que la curva de fusión del agua en términos de presión y temperatura tiene una pendiente negativa. Si la presión debida a nuestra masa aumenta lo suficiente, el hielo empieza a fundirse.

Pero alguien dice que, según las últimas investigaciones, no es cierto porque el tiempo durante el cual presionamos el hielo es demasiado corto, por lo que el hielo no puede tener suficiente tiempo para derretirse.

¿Cuál es más razonable entre los dos argumentos?

Answer 1

La disminución de la temperatura de fusión con el aumento de la presión no es suficiente para explicar el patinaje (yo mismo realicé el cálculo, pero por favor vea http://scitation.aip.org/content/aapt/journal/ajp/63/10/10.1119/1.18028 ). Según parece, el patinaje se explica por el derretimiento del hielo debido al calentamiento provocado por la fricción.

EDITAR(22/10/2013): Bien, pues utilicemos la relación Clausius-Clapeiron ( http://en.wikipedia.org/wiki/Clausius%E2%80%93Clapeyron_relation ): $\frac{dP}{dT}=\frac{L}{T\triangle v}$ . Supongamos que $\triangle T=1K$ , $L=334\frac{kJ}{kg}$ ( http://en.wikipedia.org/wiki/Latent_heat#Specific_latent_heat ), $T=273K$ , $\triangle v=10^{-4}\frac{m^3}{kg}$ (1 kg de agua tiene un volumen de $10^{-3}m^3$ y el volumen de hielo es un 10% mayor que el volumen de agua), por lo que $\triangle P \approx1.22\cdot 10^7 Pa$ . Supongamos también que el área de un patín es $S=1mm\times 30cm=3\cdot 10^{-4}m^2$ y la masa del patinador es $m=80kg$ . Entonces la presión ejercida por el patinador es $\frac{mg}{S}=\frac{80\cdot 9.8}{3\cdot 10^{-4}}\frac{N}{m^2}\approx 2.88\cdot 10^6 Pa$ . Por lo tanto, el patinador ejerce una presión sobre el hielo que es cuatro veces menor que la necesaria para disminuir el punto de fusión en 1 grado Celsius.