Ποια σχήματα παγάκι λιώνουν γρηγορότερα;

Ο ρυθμός με τον οποίο λιώνουν τα παγάκια, που ονομάζεται επίσης ρυθμός σύντηξης, εξαρτάται από διάφορους παράγοντες. Οι υψηλότερες περιβαλλοντικές θερμοκρασίες επιταχύνουν τη διαδικασία τήξης. Το χρώμα του κύβου και η εφαρμογή αλατιού έχουν αξιοσημείωτα αποτελέσματα. Ο ρυθμός σύντηξης ποικίλλει επίσης ανάλογα με το σχήμα του παγάκι.

Ο πάγος λιώνει όταν ένα θερμότερο μέσο, ​​όπως αέρα ή νερό σε θερμοκρασία δωματίου, έρχεται σε επαφή με την επιφάνειά του. Για το λόγο αυτό, ο πάγος λιώνει γρηγορότερα όταν μεγιστοποιηθεί η εκτεθειμένη επιφάνεια του. Έτσι σχηματίζονται παγάκια με μεγαλύτερες επιφάνειες λιώνουν ταχύτερα.

Προκειμένου να προσδιοριστεί με ακρίβεια ποια σχήματα παγάκια λιώνουν γρηγορότερα, όλοι οι παγάκια στη δοκιμή πρέπει να έχουν τον ίδιο όγκο. Εάν ένας παγάκι έχει μεγαλύτερη ποσότητα πάγου, λιώνει πιο αργά λόγω της προστιθέμενης μάζας. Επιπλέον, όλα τα παγάκια πρέπει να έχουν την ίδια θερμοκρασία κατά την έναρξη της δοκιμής. Εάν ένας κύβος πάγου έχει θερμοκρασία πολύ κάτω από το σημείο πήξης του νερού, λιώνει πιο αργά λόγω του χρόνου που παρέλθει προτού η θερμοκρασία του φτάσει στο σημείο τήξης.

Ας υποθέσουμε ότι ένας παγάκι έχει σχήμα κύβου. Εάν κάθε πλευρά του παγοκύβου έχει τρία εκατοστά, τότε έχει όγκο 27 cc και επιφάνεια 54 τετραγωνικά εκατοστά. Ας υποθέσουμε ότι ένας άλλος παγάκι έχει σχήμα κυκλικού κυλίνδρου. Εάν έχει επίσης όγκο 27 cc και εάν η διάμετρος του ισούται περίπου με το ύψος του, έχει εμβαδόν επιφάνειας περίπου 50 τετραγωνικών εκατοστών. Ένας σφαιρικός πάγος με τον ίδιο όγκο έχει εμβαδόν περίπου 43,5 τετραγωνικών εκατοστών. Επομένως, ο κύβος πάγου λιώνει γρηγορότερα από οποιοδήποτε από τα άλλα δύο σχήματα, δεδομένου ότι έχει την μεγαλύτερη επιφάνεια.

Εάν φτιάξετε έναν κυλινδρικό παγάκι που είναι ψηλότερος και λεπτότερος ενώ διατηρείτε τον όγκο των 27 cc, αυξάνεται η επιφάνεια του. Εάν μειώσετε το πλάτος και το ύψος ενός κυβικού πάγου έτσι ώστε να γίνει δομή τύπου κουτιού γνωστή ως ορθογώνια παράλληλη σωλήνωση, αυξάνεται επίσης η επιφάνεια του. Όσο αυξάνεται η επιφάνεια, τόσο πιο γρήγορα λιώνει ο παγάκι, υπό τον όρο ότι ο όγκος παραμένει αμετάβλητος. Καθώς ο παράλληλος αγωγός και ο κυκλικός κύλινδρος μεγαλώνουν, οι τιμές επιφάνειας τους σταδιακά προσεγγίζουν το ένα το άλλο. Θεωρητικά, ο ταχύτερος λιώσιμος παγάκι έχει το σχήμα ενός παραλληλεπίπεδου που έχει το ύψος ενός μορίου νερού και το πλάτος ενός μορίου νερού, ενώ το μήκος του αποτελείται από όλα τα μόρια νερού που είναι προσδεδεμένα σε ευθεία γραμμή. Ταυτόχρονα, αυτός ο θεωρητικός παγάκι έχει επίσης το σχήμα ενός πολύ μεγάλου κυκλικού κυλίνδρου με διάμετρο ενός μορίου νερού.