冬奧科普丨從「牛奶刨冰」到低碳環保,滑冰場的奇怪知識又增加了

海報新聞 發佈 2022-02-07T12:39:59+00:00

對於北京冬奧會,不少網友好奇場館建設,例如滑冰場的冰面:本該亮如鏡面、清澈透明的冰面為何如此潔白,難道真是用牛奶凍的?

隨著北京冬奧會的開幕,賽事中的好消息接連而來!對於北京冬奧會,不少網友好奇場館建設,例如滑冰場的冰面:本該亮如鏡面、清澈透明的冰面為何如此潔白,難道真是用牛奶凍的?

2月7日,中國選手王詩玥(下)、柳鑫宇在比賽中

為什麼滑冰場的冰,曾經是「牛奶刨冰」?

眾所周知,溜冰場的娛樂式冰面都要比一般河水自然結冰的冰面堅硬、光滑、耐磨得多。有很多人把滑冰場稱作「牛奶刨冰」:在過去,人們往冰場的冰里加奶是常見操作。這就要從「牛奶刨冰」原理說起:如果你在冰凍的水和牛奶上分別咬一口,就會發現冰塊硌牙——奶塊因為油性大,會柔軟許多。同樣的道理,在冰場上也適用,加奶之後的冰面可以有效地降低冰刀對冰面的劃痕,減少冰場後期維護。

不過,這是以前的做法。國家速滑館運行團隊主任武曉南解釋,北京冬奧會場館的冰面白並不是因為添加了牛奶,而是在製冰的過程中添加了一種環保冰漆。「在沒做速滑館之前,我也覺得是不是有牛奶,後來據老前輩們說,最早還真是往裡倒牛奶的,但是現在裡邊是一種環保冰漆。」

提醒各位網友們:現代冰場早就應用各種技術手段和添加物替代牛奶,千萬不要想著現在去冰場感受「牛奶刨冰」了啊!

冬奧會的冰是咋凍成的?

任何外在條件都可能影響比賽成績和運動員安全,因此光滑穩定的冰面,在冰雪項目高水平競技中至關重要。冬奧會的冰面製作,過程複雜、標準嚴苛。

「雪童」在比賽間隙清掃冰面

「製冰整個過程大概分為製作凍底冰、噴白、封白、畫線、貼Logo、封線、漲水製作表面冰幾個步驟。」北京首鋼園運動中心製冰師劉博強介紹,首先在賽場澆築純淨水,製冰師需要用噴棒均勻地把水噴灑在賽場上,並確保它和混凝土地面完全貼合;待水結冰並達到一定溫度後,開始噴白漆,使賽場成為公眾較為熟悉的奶白色;待白漆固定後,進行貼logo和畫線;再進行漲水製作表面冰,最後用掃冰車打磨和找平,製冰工作才算真正完成。「氣象因素的變化對我們製冰師來講非常關鍵,我們需要實時監測室外溫度和濕度,及時調整機組狀態去維護冰場的穩定。」

在冬奧賽事中,不同的運動項目對於冰面的要求不一樣,由此會設計相應的製冰參數。比如花樣滑冰的冰面厚度是在5.5厘米至6厘米之間,但短道速滑的冰面厚度在3.5厘米至4厘米之間。不難發現,花樣滑冰的冰面更厚,這是因為花樣滑冰運動員的比賽動作中會有起跳和落地的動作,落下來的時候冰刀會刻到冰面上。如果冰面太薄,就有可能刻在水泥地面,進而導致運動員受傷。

除了製冰師的匠心,製冰工作還有黑科技的加持。相比於傳統的建冷式冰場,本屆冬奧會還首次採用了清潔、低碳的二氧化碳跨臨界直冷製冰技術,能效提升20%以上,機組消耗的能源僅為傳統製冷系統的1/3至1/5。

對有冰面轉換要求的賽館來說,二氧化碳跨臨界直冷製冰技術可以精準控制冰溫和軟硬度,滿足不同比賽項目對冰面的各個要求。就像人們說的那樣,隨著「綠色冬奧」的理念不斷深入,北京這場「冰雪之約」正在變得「綠意盎然」。

2月7日,中國選手彭程(右)、金楊在比賽中

為什麼二氧化碳作為「溫室氣體」製冰更低碳?

二氧化碳最容易搜到的名詞解釋,大家都不算陌生:常溫常壓下是一種無色無味或無色無臭而其水溶液略有酸味的氣體,也是一種常見的溫室氣體,還是空氣的組分之一。近些年,伴隨著「碳達峰」「碳中和」等節能減排目標的提出,二氧化碳更是在不少人心中直接與「升溫」「變暖」等標籤畫上了等號。

這樣一種「溫室氣體」,出現在冬奧場館裡製冰造雪,似乎有些幽默。但現實是,通過先進的二氧化碳跨臨界直膨全熱回收方式,我國科研人員成功在國家速滑館制出了「大冰場」,這也是目前世界上最先進環保的製冰技術,而且製冰能效大幅提升。

「溫室氣體」到底怎麼製冰?南京工業大學化工學院副院長陳小強教授介紹,要了解二氧化碳製冰,首先要打破「溫室氣體」這一刻板印象。「二氧化碳在絕大多數時候是以氣體的形式存在的,但是,如果給二氧化碳加壓,那麼它就會變成液態。液態的二氧化碳可以像我們日常見到的水等液體一樣流動,在封閉的管道中,它可以成為熱傳導介質。」陳小強解釋道,液態二氧化碳在流動中,能夠作為一種能量傳遞介質,吸收並帶走熱量,從而讓周圍的溫度降下來。

為了方便讀者理解,陳小強用生活中最常見的降溫方式舉了個例子:如果我們想讓一杯熱騰騰的茶迅速降溫,最好的方法莫過於將茶杯放置在冷水中。冷水帶走了熱茶的熱量,茶水的溫度便能下降。液態二氧化碳的「製冷」原理,最通俗層次的理解便與之類似。

所以,不要小看製冰,奇怪的知識是不是又增加了!

(大眾網·海報新聞編輯 趙曼 綜合整理於新華社、中國天氣網、紫牛新聞等 圖片:新華社、視覺中國)

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