Ο ρυθμός με τον οποίο λιώνει ένα παγάκι είναι γενικά συνάρτηση του πόσο ενέργεια, ή θερμότητα, εφαρμόζεται στον κύβο. Ωστόσο, άλλοι παράγοντες επηρεάζουν το ρυθμό με τον οποίο λιώνει ο πάγος. Τα ορυκτά στο νερό πριν από την κατάψυξη μπορούν να επηρεάσουν την ατομική και μοριακή ταχύτητα τήξης. Δύο βασικές ενώσεις που θα επηρεάσουν αυτό είναι η ζάχαρη και το αλάτι.
Πείραμα κατάψυξης
Ένα τυπικό πείραμα για να δούμε πώς η ζάχαρη και το αλάτι λειτουργούν σε έναν παγάκι περιλαμβάνει παγωμένο νερό που περιέχει τα δύο. Δημιουργώντας ίσες μετρήσεις αλατιού και ζάχαρης, προσθέστε τις ενώσεις σε μερικούς δίσκους παγάκια. Ρίξτε την ίδια ποσότητα νερού σε κάθε υποδοχή δίσκου κύβου και ανακατέψτε τη ζάχαρη ή το αλάτι όσο καλύτερα μπορείτε. Επίσης, βεβαιωθείτε ότι έχετε έλεγχο στο πείραμα έχοντας ένα δίσκο παγάκι με μόνο νερό σε κάθε τσέπη κύβου. Βάλτε τους δίσκους πάγου στην κατάψυξη και περιμένετε μέχρι να παγώσουν όλοι οι δίσκοι. Βγάλτε κάθε σετ παγάκι (ζάχαρη, αλάτι και κανονικό νερό) και ξεκινήστε να χρονομετρήσετε το ρυθμό με τον οποίο λιώνει κάθε παγάκι.
Επεξήγηση χημείας
Σύμφωνα με μαθητές στην σχολική περιοχή Selah στην πολιτεία της Ουάσινγκτον, πειράματα με παγάκια που περιέχει αλάτι και ζάχαρη πρέπει να δείξει ότι οι κύβοι με ζάχαρη και το αλάτι λιώνουν γρηγορότερα από τους κύβους με μόνο φυσιολογικό νερό. Στην πραγματικότητα, οι παγάκια που περιέχουν ζάχαρη πρέπει να λιώσουν γρηγορότερα από τους κύβους με αλάτι. Ο λόγος είναι η απορρόφηση θερμότητας. Το αλάτι ή η ζάχαρη σε έναν παγάκι απορροφά τη θερμική ενέργεια που περιβάλλει ταχύτερα από το παγωμένο νερό. Επειδή το αλάτι και η ζάχαρη απορροφούν αυτήν τη θερμική ενέργεια τόσο γρήγορα, τα μόρια του νερού κινούνται γρηγορότερα, με αποτέλεσμα έναν ταχύτερο ρυθμό τήξης. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι πόλεις χρησιμοποιούν αλάτι για να λιώσουν τον πάγο: το αλάτι θα απορροφήσει τη θερμική ενέργεια γρηγορότερα και έτσι θα επιταχύνει την τήξη.
Παγάκια στο νερό
Ένα άλλο πείραμα περιλαμβάνει τη λήψη παγάκια και την τοποθέτησή τους σε τρία διαφορετικά φλιτζάνια νερό. Ένα φλιτζάνι νερό πρέπει να έχει κανονικό νερό βρύσης. Ωστόσο, τα επόμενα κύπελλα θα πρέπει να περιέχουν ζάχαρη και αλάτι, αντίστοιχα. Τοποθετήστε τους κύβους και στα τρία φλιτζάνια και χρόνο που χρειάζεται για να λιώσουν. Σε αντίθεση με το προηγούμενο πείραμα, ο παγάκι σε κανονικό νερό πρέπει να λιώσει γρηγορότερα από τους παγάκια σε ζάχαρη ή αλμυρό νερό. Αυτό συμβαίνει επειδή το αλμυρό νερό και το νερό ζάχαρης είναι πυκνότερα από το κανονικό νερό. Η πυκνότητα αυτού του νερού εμποδίζει τον παγάκι να λιώσει αποτελεσματικά, καθώς κάθε νερό που λιώνει παραμένει στην κορυφή. Με κανονικό νερό, ο κύβος λιώνει και το νερό που απελευθερώνεται αραιώνεται πιο αποτελεσματικά στο περιβάλλον υγρό.
Πείραμα συμβολοσειράς
Ένα κοινό πείραμα με παγάκια απαιτεί τη χρήση ενός κομματιού με αλάτι. Τοποθετήστε το ένα άκρο της χορδής πάνω σε παγάκι και πασπαλίστε μια μικρή ποσότητα αλατιού. Το αλάτι θα λιώσει το πάνω στρώμα του κύβου, αλλά επειδή είναι ακόμα σχετικά κρύο, το υγροποιημένο νερό θα παγώσει ξανά. Το αποτέλεσμα θα είναι ότι ο παγάκι μεταρρυθμίζεται γύρω από τη χορδή, επιτρέποντας στο άτομο να τραβήξει τη χορδή και να σύρει τον κύβο. Είναι ενδιαφέρον ότι η ζάχαρη δεν είναι τόσο αποτελεσματική, επειδή η ζάχαρη θα λιώσει τον παγάκι πολύ γρήγορα για να παγώσει πάγος.
