Når du tilsætter is til varmt vand, smelter noget af vandets varme isen. Den resterende varme varmer det iskoldt vand, men afkøler det varme vand undervejs. Du kan beregne blandingens endelige temperatur, hvis du ved, hvor meget varmt vand du startede med, sammen med dens temperatur, og hvor meget is du tilføjede. To fysiske egenskaber - den specifikke varme og fusionsvarmen - bestemmer nøjagtigt, hvordan isen smelter, og vandet køler af.
Specifik varme
Et stofs specifikke varme måler, hvor meget energi det tager at hæve temperaturen. For eksempel når du tilsætter 1 kalorie varme til 1 gram vand, opvarmes det med 1 grad Celsius (1,8 grader Fahrenheit). Det modsatte gælder, når vand køler af; et gram vand, der falder 1 grad Celsius, mister 1 kalorie varmeenergi. Andre stoffer har forskellige specifikke varmer. For eksempel tager det kun 0,03 kalorier at opvarme et gram bly med 1 grad Celsius.
Heat of Fusion
En beholder med vand mister 1 kalorie for hver grad Celsius, den køler af. Men når det når nul grader Celsius (32 grader Fahrenheit), ændrer situationen sig - vand bliver til is. Denne proces involverer meget mere varmeenergi - 79,7 kalorier pr. Gram - og temperaturen på vand-isblandingen ændres ikke, før det hele fryser fast. Når et stof gennemgår denne fase, kaldes energien fusionsvarmen. Vandmolekyler mister ekstra energi, når de klumper sig sammen i et fast stof. Når der først er dannet is, ændrer den temperaturen efter sin egen specifikke varme - 0,49 kalorier pr. Grad Celsius.
Energiændring
For at bestemme nøjagtigt, hvordan energien ændres, når du tilføjer is til varmt vand, har du brug for massen af isen og vandet samt vandets temperatur. For eksempel på grund af dens specifikke varmeværdi, en liter varmt vand ved 75 grader Celsius (167 grader Fahrenheit) har 75.000 kalorier energi mere end den samme mængde vand ved 0 grader Celsius (32 grader Fahrenheit). Tilføjelse af 100 gram is til vandet kræver 7.970 kalorier for at smelte det; den tilgængelige energi bliver 67.030 kalorier. Når det er blevet vand, tager 100 gram 1 kalorie pr. Grad fra den resterende varme i det varme vand, men varmen er ikke "tabt" - den er simpelthen flyttet ind i det kolde vand.
Temperaturændring
Da varmt vand mister 7.970 kalorier for at smelte isen, køler vandet fra 75 til 67 grader Celsius (153 grader Fahrenheit). Det varme vand mister varme, mens det kolde vand fra den smeltede is får varme. I dette eksempel tilsættes kun 100 gram is til 1.000 gram vand. Derfor mister det varme vand en lille temperatur, mens det kolde vand varmer op med et større antal grader. At dele 67.030 tilgængelige kalorier med 1.100 gram vand i alt giver en endelig temperatur på ca. 61 grader Celsius (142 grader Fahrenheit). Det varme vand mister i alt 14 grader Celsius (57 grader Fahrenheit), og det kolde vand får 61 grader Celsius. Bemærk, at resultaterne afhænger af, hvor meget is og varmt vand du har i starten. Hvis du tilsætter et ton is til 1.000 gram vand, har det varme vand ikke nok varme til at smelte al isen.