Γιατί λιώνει ο πάγος το νερό;

Καθώς κάθεστε έξω σε μια καυτή μέρα, παρακολουθείτε τον πάγο στο ποτήρι σας νερό να λιώνει αργά. Αργότερα, ρίχνετε λίγο πάγο από ένα ψυγείο στον νεροχύτη και ανοίγετε το νερό για να λιώσετε τον πάγο. Ωστόσο, δεν μπορείτε πάντα να χρησιμοποιήσετε αυτό το τέχνασμα. Για μια κρύα χειμερινή ημέρα, για παράδειγμα, δεν μπορείτε να ρίξετε ένα ποτήρι νερό στο παρμπρίζ του αυτοκινήτου σας. που δεν θα λιώσει τον πάγο. Το νερό λιώνει τον πάγο, αλλά μόνο υπό ορισμένες συνθήκες.

Η τήξη, εξ ορισμού, είναι η διαδικασία αλλαγής μιας ουσίας από μια στερεή φάση σε μια υγρή φάση. Η διαδικασία τήξης είναι μια ενδοθερμική διαδικασία, που σημαίνει ότι η θερμική ενέργεια πρέπει να απορροφηθεί για να συμβεί. Αυτή η θερμική ενέργεια προέρχεται από περιβάλλοντα που έχουν περισσότερη ενέργεια και υψηλότερη θερμοκρασία από την ουσία που πρόκειται να λιώσει. Μόνο μέσω διαφοράς θερμοκρασίας μεταφέρεται η θερμική ενέργεια, η οποία στη συνέχεια θα προκαλέσει ουσία προς τήξη (ή τουλάχιστον αύξηση της θερμοκρασίας) ενώ το περιβάλλον μειώνεται στη θερμοκρασία. Η θερμοκρασία τήξης (που ονομάζεται σημείο τήξης) είναι διαφορετική για διαφορετικές ουσίες.

Οι περισσότεροι από εμάς γνωρίζουμε το σημείο τήξης του πάγου: 0 βαθμούς Κελσίου ή 32 βαθμούς Φαρενάιτ. Εάν η θερμοκρασία του πάγου είναι κάτω από αυτόν τον αριθμό, θα παραμείνει σταθερή. Εάν η θερμοκρασία του πάγου αυξηθεί πάνω από αυτόν τον αριθμό, ο πάγος αλλάζει σε υγρό νερό. Εάν ο πάγος έρθει σε επαφή με το νερό, γνωρίζουμε ότι ο πάγος πρέπει να είναι κάτω από 0 βαθμούς Κελσίου και το νερό πρέπει να είναι υψηλότερος από 0 βαθμούς Κελσίου. Λόγω της διαφοράς στις θερμοκρασίες, θα πραγματοποιηθεί μεταφορά θερμότητας. Το αποτέλεσμα θα είναι ότι το νερό θα μειωθεί σε θερμοκρασία και ο πάγος θα αυξηθεί σε θερμοκρασία.

Αυτό εξαρτάται από το πόσο πάγο ξεκίνησες, την αρχική θερμοκρασία του πάγου, πόση ποσότητα νερού χρησιμοποιήθηκε και την αρχική θερμοκρασία του νερού. Εάν βάλετε μερικά παγάκια σε ένα ποτήρι ζεστό νερό, θα πρέπει να γνωρίζετε ήδη το αποτέλεσμα: το νερό θα κρυώσει και τα παγάκια θα λιώσουν. Σε αυτήν την περίπτωση, υπάρχει αρκετό νερό σε αρκετά υψηλή θερμοκρασία εκκίνησης για όχι μόνο αύξηση της θερμοκρασίας των παγάκια, αλλά και τήξη τους.

Θα πρέπει τώρα να έχει νόημα ότι δεν λιώνουν πάγο όλες οι περιπτώσεις προσθήκης νερού. Ακόμα κι αν το νερό είναι σε υψηλότερη θερμοκρασία από τον πάγο, εάν υπάρχει σημαντικά περισσότερος πάγος από το νερό, ή εάν η θερμοκρασία είναι ο πάγος είναι πολύ χαμηλός για αρχή, τότε δεν θα μεταφερθεί αρκετή θερμική ενέργεια για να αυξήσει τη θερμοκρασία του πάγου και να το λιώσει, πολύ.

Το νερό λιώνει τον πάγο επειδή είναι σε υψηλότερη θερμοκρασία από τον πάγο, οπότε η θερμική ενέργεια μεταφέρεται από το νερό στον πάγο. Δεδομένου ότι η επιστημονική αρχή που λειτουργεί εδώ είναι η ιδέα της μεταφοράς θερμότητας, δεν είναι απαραίτητο να χρησιμοποιείται νερό για την τήξη του πάγου. Κάθε ουσία (στερεό, υγρό ή αέριο) που βρίσκεται σε υψηλότερη θερμοκρασία από τον πάγο θα μπορεί να μεταφέρει θερμική ενέργεια για να λιώσει τον πάγο.