Divulgación Nieve fundida por los esquís.

[JCB]

Hola a todos.

A vueltas con la nieve fundida por los esquís que se ha indicado en un hilo del foro de Mecánica Newtoniana, quisiera llegar a comprender el fenómeno de esta fusión y saber si la compresión del esquí sobre la nieve tiene alguna relevancia significativa en su fusión. Hace unos días, repasando el libro Fundamentos de Física I (Autores varios. Editorial García-Maroto), me hizo “redescubrir” la ley de Clausius-Clapeyron, la cual relaciona el incremento de temperatura de cambio de fase con el incremento de presión. Para esta comprobación voy a suponer que se trata de nieve compactada o dura, asimilable al hielo.

$\dfrac{\Delta p}{\Delta T}=\dfrac{L}{T(v_2-v_1)}$,

$\boxed{\Delta T=\dfrac{\Delta pT(v_2-v_1)}{L}}$

Peso del esquiador más los esquís, $P = 70\cdot 9,8 N=686 N$.

Superficie de contacto de los esquís, $S = 0,3 m^2$.

Incremento de presión, $\Delta p = \dfrac{P}{S} = 2.286,67 Pa$.

Temperatura del cambio de fase, [Error LaTeX: Compilación LaTeX fallida] .

Volumen específico del agua, $v_2 = 10^{-3} m^3/kg$.

Volumen específico de la nieve compactada, $v_1 = 1,087\cdot 10^{-3} m^3/kg$.

Calor latente de fusión de la nieve compactada, $L = 19.120,46 J/kg$.

Substituyendo valores en la ecuación anterior:

[Error LaTeX: Compilación LaTeX fallida] .

Es decir, la nueva temperatura de fusión, sería [Error LaTeX: Compilación LaTeX fallida] .

Parece ser que el efecto de compresión del esquiador sobre la nieve compactada (hielo) es irrelevante en su fusión. Un estudio mucho más complejo y que no sé cómo enfocar, sería describir qué ocurre con la nieve polvo o la nieve primavera. Primero habría un aumento de la densidad por compactación de este otro tipo de nieve, blanda en este caso.

Quisiera saber qué opinión tenéis al respecto.

Saludos cordiales,
JCB.

[Richard R Richard]

Re: Nieve fundida por los esquís.

Hola JCB te doy mi punto de vista sobre lo que sucede con los esquís, ya hace muchos años que curse termodinámica, y ultimamente, solo he cultivado lo poco que hay pululando por internet, pero creo que el funcionamiento obedece pura y exclusivamente a la forma que tiene el diagrama P-T del agua, a la temperatura de 0° o mas bien digamos a la temperatura que conseguimos un equilibrio mas o menos estable entre la temperatura que rodea a la nieve y la nieve misma, se puede observar que para temperaturas menores que el punto triple del agua cualquier aumento de presión de un sistema en equilibrio evoluciona hacia la fase liquida, por otro lado el calor de la fricción se cede al hielo y a la tabla , y luego del pasaje el hielo se lo devuelve al aire volviendo a formarse una estructura de cristales distinta pero de hielo al fin, por ello es que este último fenómeno no es la causa principal para el deslizamiento.
Creería , aunque no estoy seguro que el calor de fusión cambia con presión por lo que debe haber una diferencia entre lo que cede y lo que absorbe el hielo, y que el calor de fricción entre tabla y hielo es despreciable frente a las masas de agua involucradas, si un esquiador desciende a velocidad constante, debe disipar a cada instante la energía potencial de su propia masa, para unos 77 kg y un descenso de 1m/s(que es poco) serán unos 754 J/s, con un calor latente de 334000J/kg se derriten unos 2.2g/s son apenas unas gotas, que no lubricarían toda la superficie, por eso creo la causa del deslizamiento es la primera que de las que te acabo de exponer.