Введение

Регеляция – это явление плавления льда под давлением и повторного замерзания при снятии давления. Это можно продемонстрировать, обернув тонкую проволоку вокруг куска льда и прикрепив к ней тяжелый груз. Давление, оказываемое на лёд, медленно плавит его в месте контакта, позволяя проволоке пройти сквозь весь кусок. След от проволоки вновь замерзает сразу после снятия давления, поэтому кусок льда остаётся целым даже после полного прохождения проволоки. Этот эксперимент возможен при температуре льда −10 °C или ниже, и хотя в целом он верен, детали процесса прохождения проволоки через лёд сложны. Явление наиболее эффективно с материалами с высокой теплопроводностью, такими как медь, поскольку скрытую теплоту плавления с верхней стороны необходимо передать на нижнюю, чтобы обеспечить скрытую теплоту плавления. Иными словами, явление, при котором лёд переходит в жидкое состояние под действием давления, а затем снова замерзает при снятии давления, называется регеляцией. Регеляция была открыта Майклом Фарадеем. Она наблюдается только для веществ, таких как лёд, которые расширяются при замерзании, поскольку их температура плавления понижается с увеличением внешнего давления. Температура плавления льда снижается на 0,0072 °C при каждом дополнительном атмосферном давлении. Например, для плавления льда при температуре −4 °C требуется давление в 500 атмосфер.

Примеры регеляции

Ледник может оказывать достаточное давление на свою нижнюю поверхность, чтобы понизить температуру плавления льда. Таяние льда в основании ледника позволяет ему перемещаться с большей высоты на меньшую. Жидкая вода может вытекать из основания ледника на меньших высотах, когда температура воздуха превышает точку замерзания воды.

Неправильные представления

По крайней мере, одна статья 1992 года предполагает, что несколько ошибочно считать регеляцию причиной скольжения на коньках. Проблема в том, что сопоставление (значительной) величины градиента pV для водяного льда над границей тройной точки с величинами температуры и давления, характерными для катания на коньках, в равной степени применима и к классическому лабораторному эксперименту с медной проволокой, разрезающей ледяной блок толщиной 10 см, например, проволокой 28 swg. Ошибка не в том, что эти наблюдения не являются примером регеляции, а в том, что регеляцию можно объяснить (исключительно) величиной градиента pV над тройной точкой. Здесь задействовано гораздо больше факторов. Регеляция – это эмпирическое явление, подобно, например, броуновскому движению до, во время и, возможно, даже после того, как оно было смоделировано Эйнштейном. Оно наблюдалось и описывалось настолько широко, что мы обобщаем его, описывая как давление, вызывающее увеличение поверхностного плавления. Признание этого явления во всех упомянутых контекстах не вызывает сомнений. Автомобильные шины работают на снегу, даже если происходит некоторое увеличение поверхностного плавления, поскольку они имеют протектор, позволяющий воде выходить наружу. Катание на коньках приводится в качестве примера регеляции; однако, необходимое давление значительно превышает вес конькобежца. Кроме того, регеляция не объясняет, как можно кататься на коньках при температурах ниже нуля (0°C). Уплотнение и образование снежков – еще один пример из старых текстов. Здесь требуется давление, намного превышающее то, которое можно приложить рукой. Напротив, автомобили не растапливают снег, когда проезжают по нему.