Schaatsende vrouw op het Bajkalmeer

Wordt ijs sterker naarmate het kouder is?

Op meren kun je schaatsen als het ijs een bepaalde dikte heeft. Maar hangt de sterkte niet ook af van de temperatuur van het ijs?

Op meren kun je schaatsen als het ijs een bepaalde dikte heeft. Maar hangt de sterkte niet ook af van de temperatuur van het ijs?

Shutterstock

Breek- of treksterkte is een maatstaf voor de kracht van een materiaal. Als vuistregel geldt: hoe kouder het ijs, hoe hoger de breeksterkte.

De breeksterkte wordt getest door aan elk uiteinde van een materiaal te trekken tot het breekt.

Bij een experiment uit 2012 van de universiteit van Wyoming (VS) bleek dat ijs van net onder het vriespunt een breeksterkte heeft van 0,5 MPa, en van 1,5 MPa bij -150 °C.

Een materiaal met een sterkte van 1 MPa is bestand tegen 1 miljoen newton per vierkante meter.

Temperatuur regelt bindingen

De sterkte neemt toe als de temperatuur daalt, omdat de bindingen – zowel tussen de watermoleculen in het ijskristalrooster als tussen de ijskristallen – sterker worden.

De breeksterkte is echter niet de enige manier om te beoordelen hoe sterk een materiaal is. Sterkte wordt ook beoordeeld als het vermogen om weerstand te bieden aan bijvoorbeeld druk, spanning en verdraaiing, en voor ijs is de druksterkte veel hoger dan de breeksterkte.

Proeven uit 2003 van Los Alamos National Laboratory duiden op een druksterkte tot 25 MPa.

Meer factoren beïnvloeden de sterkte

Maar in de vrije natuur zijn andere factoren veel belangrijker voor de sterkte van het ijs dan de temperatuur. En dan vooral de dikte.

Bovendien is ijs vaak sterker als het gebarsten en opnieuw bevroren is, want dan is de spanning in de barsten gaan zitten. Ook luchtbellen en onzuiverheden zoals kleideeltjes beïnvloeden de sterkte.

Hetzelfde geldt voor piepkleine bellen geconcentreerd zout water in zee-ijs, die zee-ijs zwakker maken dan zoetwaterijs van dezelfde dikte en temperatuur.