Какво прави топенето на кубче лед?

Ледът е твърдата форма, която течната вода приема, когато се охлади под 0 градуса по Целзий (32 градуса по Фаренхайт). Ледът се топи поради химичните свойства на водата. Между молекулите на леда има повече водородни връзки, отколкото във водата. Ледът започва да се топи, когато температурата му надвишава 0 градуса по Целзий и водородните връзки между водните молекули се разкъсват.

Молекулата на лед или вода се състои от два водородни атома, ковалентно свързани към един кислороден атом. Атомите споделят електрони, което кара кислородния атом да носи леко отрицателен електрически заряд, докато водородните атоми са леко положителни, което води до полярна молекула. Поради тази полярност молекулите на водата се привличат една към друга и образуват водородни връзки между молекулите.

Водородните връзки между водородните и кислородните атоми са по-слаби от ковалентните връзки и те контролират физическите свойства на водата и леда. Водните молекули са водородно свързани по-силно една с друга в лед, отколкото в течна вода, въпреки че в леда молекулите са по-широко разделени, което води до по-малко плътност на леда от водата.

Ледът се топи, когато топлинната енергия кара молекулите да се движат по-бързо, разрушавайки водородните връзки между молекулите, образувайки течна вода. В процеса на топене водните молекули всъщност абсорбират енергия. Ето защо кубче лед се топи по-бързо отвън и запазва студенината и твърдостта си по-дълго в центъра: топенето е процес на охлаждане. С въвеждането на повече топлина ледът ще продължи да се топи и ако температурата надвиши точката на кипене, около 100 градуса по Целзий (212 градуса по Фаренхайт), повече водородни връзки между водните молекули ще се разрушат напълно, създавайки вода пара.

Добавянето на чужди вещества, като сол или химически частици, топи леда по-бързо, тъй като те нарушават равновесието на процесите на топене и замразяване. Колкото повече чужди частици има на повърхността му, толкова по-малко водни молекули може да улови ледът, забавяйки процеса на замръзване. Солта се използва за топене на лед по тротоарите и пътищата, защото е евтина и достъпна, а не защото е по-ефективна от другите вещества.