Scioline e temperatura della neve
Luca85
manutenzione all'attrezzatura da solo.
Comunque quando si sceglie una sciolina si deve sempre specificare la
temperatura ed il tipo di neve, non ci sono mai meno di 3 tipi di
sciolina (neve molto fredda, neve normale, neve marcia). Vanno scelte
o miscelate in base alla temperatura ed al tipo di neve.
Parlo di scioline classiche a base di paraffine, non di quelle ultra-
veloci moderne fluorate etc...etc...
Mi sta chiaro che si usi una sciolina diversa per la neve diversa
(fiocchi nuovi, neve artificialie (che sono minuscole sfere al posto
che cristalli), fiocchi vecchi spezzati e così via)
Mi va bene che serva una sciolina diversa tra neve a temperatura
normale ( aria a -3°C con neve che non prende il sole e quindi non si
scioglie) rispetto ad una condizione con neve che si sta sciogliendo
(aria a +5°C e sole diretto sopra). si vede che la neve ha una
struttura completamente diversa quindi si comporterà pure in maniera
diversa!
Ma perchè una sciolina che lavora bene a -5°C su un certo tipo di neve
non va bene sulla stessa neve a -15°C? Il cambiamento è abissale! In
piano da fermi si passa dal darsi un colpo ed arrivare in fondo ad un
falsopiano ad una situazione in cui quasi ci si ribalta a spingersi
perchè gli sci rimangono incollati al terreno!! Non sto parlando di
qualche centesimo nei tempi di una gara ma di variazioni ultra-
abissali.
_immagino_ che la differenza sia nella neve, non che la sciolina
cambi comportamento al variare della sua temperatura. Una volta che si
è abbastanza sotto la temperatura a cui il cristallo cambia fase
sciogliersi cosa cambia nella struttura della neve da farla incollare
ad un materiale su cui prima invece scivolava quasi senza attrito?
(p.s.: sono uno studente di dottorato di fisica con conoscenze
basilari di chimica e qualche conoscenza di struttura della materia
per quanto riguarda i cristalli.....e mi sto pure allenanando per
diventare maestro di snowboard ma questo è a parte :D)
andrea
Angelo Vaglio, il miglior professore di chimica che l'università di
Torino abbia mai visto.
è un po' lungo, porta pazienza ma dà due dritte su che cos'è
chimicamente la sciolina.
buone sciate
CIAO
LA STAMPA
SCIENZE FISICHE. NOVITA' DI STAGIONE Sciolina alla grafite La chimica
per lo sport della neve
Autore: VAGLIO GIAN ANGELO
ALL'INIZIO di ogni inverno lo sci diventa di attualità ed è
interessante conoscere le novità che riguardano i materiali utilizzati
per le solette, cioè la parte a diretto contatto con la neve, e per le
scioline. Di recente si sono fatti nel campo delle scioline numerosi
progressi che hanno permesso di scoprire nuove correlazioni tra natura
dei prodotti e loro proprietà e di superare l'empirismo utilizzato
nella miscelazione e nel dosaggio di prodotti diversi da parte dei
tecnici che pur ha fornito eccellenti risultati in passato. La soletta
degli sci viene prodotta, da qualche tempo, in polietilene
sinterizzato ad alta densità con una preparazione meccanica che
fornisce un'impronta con bassissima bagnabilità, in grado di aumentare
l'idrorepellenza proprio del polietilene. Questa caratteristica del
materiale non è però in grado di conferire agli sci una scorrevolezza
sufficientemente elevata, per cui occorre intervenire con adatte
scioline. Allo scopo sono stati utilizzati in passato prodotti con
azione di lubrificante tipo saponi, cioè composti lipofili-idrofili.
Queste scioline avevano principalmente l'effetto di impedire
l'impaccamento della neve sotto gli sci, ma l'idrofilia solo parziale
portava a modesti risultati per quanto riguarda l'aumento della
velocità. Per essere efficace una sciolina deve esercitare
contemporaneamente un'azione di lubrificazione, riducendo l'attrito, e
un'azione di idrorepellenza, portando all'esaltazione delle
caratteristiche idrorepellenti tipiche del materiale della soletta. Un
giusto compromesso è realizzato con miscele di diversi n-alcani,
comunemente detti paraffine lineari, e di analoghi prodotti ramificati
che presentano una buona resistenza all'asportazione dello strato
superficiale durante l'uso. Un ulteriore additivo è la grafite, che
conferisce una certa conducibilità elettrica alla soletta e impedisce
la formazione di cariche elettrostatiche o ne provoca la scarica. La
grafite non ha alcun effetto negativo sulla scorrevolezza per la sua
capacità di sfaldarsi. Effetto di lubrificazione ed effetto di
idrorepellenza assumono diversa importanza in relazione al tipo di
neve. Sulle nevi fredde ed asciutte, molto abrasive, dove l'attrito è
il fattore più importante nel ridurre la scorrevolezza, sono
particolarmente indicate paraffine lineari con massa molecolare
elevata, in quanto il coefficiente di attrito di questi prodotti
diminuisce al crescere della lunghezza della catena. Quando la neve è
umida ed aumenta la quantità di acqua presente, la scorrevolezza
dipende soprattutto dall'idrorepellenza e quindi deve essere ridotta
al minimo la tensione superficiale all'interfaccia neve-soletta.
L'idrorepellenza della sciolina evita la formazione di un film di
acqua sotto la soletta ed impedisce, di conseguenza, che lo
scorrimento degli sci venga limitato dallo scorrimento dei filetti di
acqua. Favorisce, al contrario, la formazione di tante minutissime
goccioline in rotolamento sotto gli sci. Il fenomeno è chiamato
"rolling droplets" e consiste nello scivolamento della soletta dello
sci su di una specie di cuscinetto di piccolissime sferette di acqua,
che porta al massimo scorrimento e ad elevatissime velocità. Per
favorire questo processo e arrivare al più basso coefficiente di
frizione possibile all'interfaccia molto recentemente sono stati
addizionati alle comuni scioline additivi costituiti da
perfluoroderivati organici ed in particolare da perfluoro-n-alcani con
catene contenenti fino a trenta atomi di carbonio e da perfluoro-n-
idroalcani a blocchi. La prima classe di composti è costituita da
molecole con lo scheletro degli idrocarburi paraffinici che hanno
tutti gli atomi di idrogeno sostituiti da atomi di fluoro. Questi
prodotti sono applicati alle solette su cui è già stato spalmato un
sottile strato di sciolina paraffinica, mediante strofinamento a
freddo e successiva lucidatura. Nonostante una non-compatibilità con
le paraffine sottostanti i perfluoro-n-alcani rimangono aderenti alla
soletta ed incrementano lo scorrimento. I perfluoro-n-idroalcani a
blocchi, idrocarburi alcanici che hanno gli idrogeni di solo alcuni
degli atomi di carbonio della catena sostituiti dal fluoro, possono
essere incorporati in modo omogeneo per fusione nelle opportune
paraffine per dare scioline molto utilizzate nelle diverse specialità
dello sci agonistico. I migliori effetti sullo scorrimento sono
ottenuti con basse percentuali di perfluoro-n-idroalcani a blocchi, a
parità di base paraffinica e di tipo di additivo. Questo fenomeno è
spiegato attraverso la presumibile formazione di micelle, cioè
aggregati di un certo numero di molecole di additivo durante la fase
di incorporazione nelle paraffine. Quando la concentrazione
dell'additivo è alta si formano micelle sferiche, mentre con basse
concentrazioni di perfluoro-n-idroalcani a blocchi le micelle sono
verosimilmente stratiformi. In questo caso i gruppi fluorurati sono
perciò meno mascherati, in quanto a causa della repulsione da parte
delle paraffine preponderanti le micelle di additivo migrano verso
l'esterno della massa con il risultato di produrre un forte
abbassamento della tensione superficiale, quindi una scarsa
interazione tra la superficie della soletta ricoperta di sciolina e lo
strato superficiale di neve. Gian Angelo Vaglio Università di Torino
cometa_luminosa
[...]
> Ma perchè una sciolina che lavora bene a -5°C su un certo tipo di neve
> non va bene sulla stessa neve a -15°C? Il cambiamento è abissale! In
> piano da fermi si passa dal darsi un colpo ed arrivare in fondo ad un
> falsopiano ad una situazione in cui quasi ci si ribalta a spingersi
> perchè gli sci rimangono incollati al terreno!! Non sto parlando di
> qualche centesimo nei tempi di una gara ma di variazioni ultra-
> abissali.
>
> _immagino_ che la differenza sia nella neve, non che la sciolina
> cambi comportamento al variare della sua temperatura. Una volta che si
> è abbastanza sotto la temperatura a cui il cristallo cambia fase
> sciogliersi cosa cambia nella struttura della neve da farla incollare
> ad un materiale su cui prima invece scivolava quasi senza attrito?
In aggiunta all'articolo del post precedente, permettimi di fare un
paio di considerazioni molto generiche, da profano degli sci:
1. Chi l'ha detto che a -5°C siamo abbastanza sotto la temperatura a
cui l'acqua cambia fase? E la pressione degli sci? Non so se veramente
si sciolga, a -5°C, con la pressione degli sci, ma in teoria e'
possibile che questo avvenga e che invece non possa avvenire a -15°C;
allora la differenza abissale di scorrevolezza potrebbe anche stare
tutta nella diversa fase a contatto con la soletta.
2. Perche' la sciolina non potrebbe cambiare comportamento con la
temperatura? La viscosita' di un fluido o di un materiale semisolido
dipende fortemente dalla temperatura.
Luca85
> paio di considerazioni molto generiche, da profano degli sci:
> 1. Chi l'ha detto che a -5°C siamo abbastanza sotto la temperatura a
> cui l'acqua cambia fase? E la pressione degli sci? Non so se veramente
> si sciolga, a -5°C, con la pressione degli sci, ma in teoria e'
> possibile che questo avvenga e che invece non possa avvenire a -15°C;
Questa è una cosa a cui stavo pensando. Però ho dei dubbi. L'area di
uno sci è abbastanza grande, la pressione non dovrebbe essere enorme.
Facendo uno sci rettangolare da 1,6m largo 10cm un uomo da 80kg
esercita una pressione di 2.5 kPa. (se non ho sbagliato qualche ordine
di grandezza) Non dovrebbe provocare uno scioglimento della neve.
Non è come nel caso dei pattini sul ghiaccio dove i 40kg per gamba si
sfogano su una lama lunga 20cm e larga.....molto poco!
Penso....
> 2. Perche' la sciolina non potrebbe cambiare comportamento con la
> temperatura? La viscosita' di un fluido o di un materiale semisolido
> dipende fortemente dalla temperatura.
La sciolina liquefa intorno ai 130°C (dipende dal tipo, comunque più
di 100 e meno di 150) direi che intorno a -10°C dovrebbe essere ben
"stabile".
In ogni caso la sciolina non è propriamente uno strato sopra la
soletta dello sci. La si stende a caldo, la si fa assorbire dalla
soletta (ho letto da qualche parte che degli studi han dimostrato che
penetra anche fino a un centinaio di micron o forse più, comunque
sempre quell'ordine di grandezza) e poi la si raschia via
completamente. Prima con un raschietto di plastica, poi con una
spazzola con setole di metallo ed infine con una spazzola normale.
Quindi rimane esclusivamente la parte che è stata assorbita e si è
legata alla soletta, oserei dire "un film" (anche se mi sa che è una
dicitura un po' azzardata). Quindi penso che la sciolina perda le sue
proprietà come solido a sè e vada considerata l'interazione delle
singole molecole. (intanto vado a cospargermi la testa di cenere
preventivamente)
Luca85
> ti rispondo con un articolo apparso su La Stampa qualche anno fa, è di
> Angelo Vaglio, il miglior professore di chimica che l'università di
> Torino abbia mai visto.
Grazie, articolo interessante.
E' interessante la spiegazione delle scioline fluorate che conosco ma
non uso. Queste servono per rendere quasi nullo l'attrito (la
differenza è abissale) ma alla fin fine ha senso usarle solo se si fa
agonismo e durante le gare. Anche per ragioni di costo. Quelle che uso
io costano 10 euro un blocco da 1kg. E basta per un centinaio di
sciolinate di uno snowboard lungo e molto largo. Probabilmente anche
200 su un paio di sci.
Quelle fluorate (vabbè che sono solo da miscelare in bassa
percentuale) costano una 50ina di euro dei blocchi da meno di 1hg.
Tanto al di fuori delle gare la differenza si sente solo nei pezzi in
piano. (lì si sorpassa tutti in maniera impressionante, ma più la
pista è pendente più conta le tecnica, anche perchè appoggia sempre
meno la soletta e sempre più la lama)
Comunque questo articolo non spiega cosa cambia nella neve allo
scendere della temperatura.
andrea
lasciata fermo.
cambia forma e dimensione per le continue micro fusioni (diurne) e
ricristallizzazioni (notturne). al limite se immerso in un ambiente
umido al di sotto dello zero cresce.
c'e' poi l'aspetto delle rotture dei cristalli che sono fragili più
sono grossi (azione del vento ecc) che perdono l'aspetto dendritico e
sempre meno si incastrano tra di loro. chi si occupa di valanghe ha
classificato diverse famiglie di cristalli che tra di loro formano una
massa più o meno coesa.
ciao
andrea
http://www.markcassino.com/newsite/stream/stream16.htm
ciao
cometa_luminosa
> > In aggiunta all'articolo del post precedente, permettimi di fare un
> > paio di considerazioni molto generiche, da profano degli sci:
> > 1. Chi l'ha detto che a -5°C siamo abbastanza sotto la temperatura a
> > cui l'acqua cambia fase? E la pressione degli sci? Non so se veramente
> > si sciolga, a -5°C, con la pressione degli sci, ma in teoria e'
> > possibile che questo avvenga e che invece non possa avvenire a -15°C;
>
> Questa è una cosa a cui stavo pensando. Però ho dei dubbi. L'area di
> uno sci è abbastanza grande, la pressione non dovrebbe essere enorme.
> Facendo uno sci rettangolare da 1,6m largo 10cm un uomo da 80kg
> esercita una pressione di 2.5 kPa. (se non ho sbagliato qualche ordine
> di grandezza) Non dovrebbe provocare uno scioglimento della neve.
> Non è come nel caso dei pattini sul ghiaccio dove i 40kg per gamba si
> sfogano su una lama lunga 20cm e larga.....molto poco!
La pressione richiesta per sciogliere il ghiaccio aumenta al diminuire
della T. a cui si trova, quindi vicino a 0°C ne basta molto poca; a
-5°C non saprei, comunque tieni di conto che camminando a piedi sul
ghiaccio si scivola; e' vero che in quel caso l'area di contatto e'
inferiore, pero' non e' nemmeno vero che lo sci attui un contatto con
la neve per mezzo di tutta la sua superficie, i fiocchi hanno degli
spazi vuoti.