今天，是2022年冬奥会倒计时一周年！回顾2008年，北京夏季奥运会的盛况仍旧历历在目。明年的今日，2022年北京冬奥会也将和我们见面。届时，历史上首个“双奥之城”——北京，将再次燃起奥林匹克的圣火。
精彩纷呈的花样滑冰，刺激紧张的短道速滑，充满智慧的冰壶比赛……冬奥会上的项目离不开高质量的冰面，参赛选手在冰雪世界里的精彩表现更是离不开这一硬性条件。但是，你有没有想过冬奥会的冰是哪来的？接下来，让我们一起探秘冬奥会上的“冰面”。
（2021年1月28日，已完成制冰的国家速滑馆。北京2022年冬奥会标志性场馆——国家速滑馆近日完成速滑赛道的首次制冰，具备了迎接测试赛的条件。 来源：中新网）
冰从何处来
其实，为了保证比赛场地的质量，现在冬奥会使用的冰都是非天然，而是人为制造出来的。以北京冬奥会为例，所使用的冰，就是用温室气体二氧化碳制造的。北京赛区的15块冰面皆是优先采用的环保型制冰剂，其中7块冰面采用了清洁、低碳的二氧化碳跨临界直冷制冰技术。据了解，这是冬奥会历史上首次应用这项技术，北京2022年冬奥会也将成为历史上首次大规模使用二氧化碳制冷剂的奥运会。
（主制冰师、制冰专家尼尔森·多恩·莫法特在国家体育馆内制冰 来源：新华网）
在制冰现场，我们可以看到这样的场景：多台二氧化碳压缩机同时运作，冰板层里制冷管道内低温二氧化碳与冰板混凝土进行换热，冰板混凝土温度逐步降到零下十几摄氏度，制冷团队不停地在冰板上洒水作业，冻成每层几毫米的冰面。这样的环节多次重复，适用于冬奥会的冰面就形成了。
在制冰过程中，二氧化碳可以像氟利昂或氨一样作为制冷剂，它的制冷循环原理与普通制冷剂基本相同，都是蒸气压缩制冷（或热泵）循环。但是在细节上又有所不同。二氧化碳液体罐中的液体二氧化碳通过二氧化碳泵，以制冷需求量的1.5—2.5倍供液，这种方法可以解决传统制冰中冰场温度不均衡的问题，打造更完美的场地。
而且，使用二氧化碳作为制冰剂更加绿色环保，作为大气的组成成分之一，二氧化碳不会对臭氧层产生破坏，温室效应远低于其他人工合成制冷剂，可以达到高效、环保的制冰效果。该项技术的碳排放值趋近于零，制冰能效大幅提升，相较于传统的氟利昂制冷系统，可以节能20%以上，每年可节约用电近200万度，相当于北京6000个家庭一个月的用电量。
冰为何那么滑
旋转、跳跃、冲刺，据资料显示，速滑运动员在冰面上的时速可达几十公里。看着运动员们在冰面上优美的身姿，钦羡之情从心中油然而出，羡慕之余，我们常常会思考，为啥运动员们可以滑得那么快？冰面为什么那么滑？
目前，对这一问题，科学家们尚未给出最终的答案，但有三种说法得到了部分认可。
一是由爱尔兰物理学家约翰·杰里于1886年提出的“压力融解说”。此学说认为是冰刀给单位面积的冰施加很大的压力，这种压力会使接触面的冰融化，形成薄薄的水层，水层会起到很好的润滑作用，使其间的摩擦系数变得非常小。
二是“摩擦融解说”，此说法认为当人在冰面滑行时，冰刀与冰面之间进行了快速的摩擦，摩擦生热使冰融化，融化产生的水就起到了润滑剂的作用，所以冰面很滑。
三是“表面融化说”，它指出，冰的表面有薄薄的一层类似液态的水，即使在冰点以下，也没有完全结成冰。所以当物体与冰面接触时，在一定的压强条件下，这些水不断地润滑物体与冰层的接触面，使冰面很滑。还有研究人员认为，所谓的冰上的那层水并不是真正的液态水，而是一种“超固体皮肤”。水结冰以后表面上的水分子之间的化学键并没有断裂而是被拉长了。而且，拉长的化学键会在表层与接触物之间产生一种静电斥力。这种静电斥力可以托起接触物，能大幅度地减少摩擦阻力。虽然目前这些观点都有一定的缺陷，但也见证了人类求知的历程。
明年的今天，2022年北京冬奥会将正式开幕，这也是中国首次举办冬奥会。一起期待吧！
（作者：程方洁）
科学性把关：本文由北京市海淀区教师进修学校附属实验学校中学一级教师牟丹（化学）进行科学性把关。
来源：央广网、央视新闻、科技日报
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