Regelácia ľadu

Regelácia ľadu je jav, pri ktorom dochádza k topeniu ľadu pri vyššom tlaku a k následnému znovu zamŕzaniu, keď sa tlak zníži. Regeláciu po prvýkrát pozoroval Michael Faraday, anglický fyzik.

Regelácia je možná len pri látkach, ktorých objem sa pri prechode z kvapalného do tuhého skupenstva zväčšuje (ľad, antimón, bizmut).

Regeláciu môžeme demonštrovať nasledujúcim experimentom.

Pomôcky: dve tehly, tenký drôt, dve závažia (10 kg)

Postupujeme nasledovne: Na dve tehly postavíme kváder ľadu. Cez tento kváder prevesíme tenký drôt (s priemerom rádovo 1mm). Na konce drôtu zavesíme závažia. V miestach vyššieho tlaku, ktorý je vyvolaný gravitačným pôsobením drôtu, dochádza k zníženiu teploty topenia ľadu, ktorý sa začína topiť. Drôt postupne prechádza kvádrom ľadu. Roztopená voda preniká ponad drôt, kde je nižší tlak , a preto znovu zamŕza. Drôt takto prenikne celým kvádrom bez toho, aby sa ľad rozlomil na dve časti. Experiment prebehne podľa predpokladov pri teplote ľadu -10°C a nižšej.

Skutočnosť, že pri vyššom tlaku sa ľad topí pri nižšej teplote, vyplýva zo stavového diagramu vody, čo je graf závislosti tlaku od termodynamickej teploty.

Na obrázku skratka S znamená solid (tuhé skupenstvo), L liquid (kvapalné), V vapor (plynné). TP znamená triple point (trojný bod vody) a CP critical point (kritický bod).

V skutočnosti je pomerne komplikované celý jav vysvetliť. Niektoré teórie počítajú aj so zahriatím drôtu pod tlakom a istú úlohu zohráva pravdepodobne i napätie.

Obrázok zobrazujúci pokus s regeláciou ľadu  

Na tomto princípe funguje i topenie sa ľadovca v jeho spodnej časti. Tlak horných vrstiev spôsobuje, že sa v spodných vrstvách zníži teplota topenia ľadu, topí sa a roztopená voda vyteká vo forme potôčika.

Podobne pri korčuľovaní sa pod korčuľami, kde je vyšší tlak, znižuje teplota topenia, ľad sa topí a vzniká na rozhraní čepele korčúľ a ľadu tenká vrstvička vody, ktorá uľahčuje korčuľovanie. Vrstvička vody však vzniká i v dôsledku iných príčin. Pri nižších teplotách je na povrchu ľadu rovnako prítomná voda v podobe tenkého filmu, nakoľko ostrý prechod v kryštalickej štruktúre nie je entropicky výhodný. Pri korčuľovaní sa navyše ľad topí nielen v dôsledku nižšej teploty topenia, ale aj v dôsledku kinetického trenia.