Защо водата топи лед?

Докато седите навън в горещ ден, наблюдавате как ледът във вашата чаша вода бавно се топи. По-късно изхвърляте малко лед от охладител в мивката и включвате водата, за да разтопите леда. Не винаги обаче можете да използвате този трик. В студен студен зимен ден, например, не можете да излеете чаша вода върху покритото с лед предно стъкло на колата си; това няма да разтопи леда. Водата топи лед, но само при определени условия.

Топенето по дефиниция е процес на промяна на веществото от твърда фаза в течна фаза. Процесът на топене е ендотермичен процес, което означава, че топлинната енергия трябва да бъде погълната, за да се случи. Тази топлинна енергия идва от околната среда, която има повече енергия и по-висока температура от веществото, което трябва да се разтопи. Само чрез температурна разлика се пренася топлинната енергия, която след това ще я предизвика вещество, което да се стопи (или поне повишаване на температурата), докато околната среда намалява температурата. Температурата на топене (наречена точка на топене) е различна за различните вещества.

Повечето от нас са запознати с точката на топене на леда: 0 градуса по Целзий или 32 градуса по Фаренхайт. Ако температурата на леда е под това число, той ще остане твърд; ако температурата на леда се повиши над това число, ледът преминава в течна вода. Ако ледът влезе в контакт с вода, знаем, че ледът трябва да бъде под 0 градуса по Целзий и водата да е по-висока от 0 градуса по Целзий. Поради разликата в температурите ще възникне пренос на топлина. Резултатът ще бъде, че температурата на водата ще намалее, а ледът ще се увеличи.

Това зависи от това с колко лед сте започнали, първоначалната температура на леда, колко вода е била използвана и първоначалната температура на водата. Ако поставите няколко кубчета лед в чаша топла вода, вече трябва да знаете резултата: водата ще се охлади и ледените кубчета ще се стопят. В този случай има достатъчно вода при достатъчно висока начална температура, за да не само повиши температурата на ледените кубчета, но и да ги разтопи.

Сега трябва да има смисъл, че не всички случаи на добавяне на вода ще разтопят лед. Въпреки че водата е с по-висока температура от леда, ако има значително повече лед от водата или ако температурата на ледът е много нисък за начало, тогава няма да се прехвърли достатъчно топлинна енергия, за да се повиши температурата на леда и да се стопи, също.

Водата топи леда, защото е с по-висока температура от леда, така че топлинната енергия се прехвърля от водата към леда. Тъй като тук работи научният принцип на идеята за пренос на топлина, не е необходимо водата да се използва за топене на лед. Всяко вещество (твърдо, течно или газово), което е с по-висока температура от леда, ще може да предава топлинна енергия за топене на леда.