La velocidad a la que se derrite un cubo de hielo es generalmente una función de la cantidad de energía o calor que se aplica al cubo. Sin embargo, otros factores influyen en la velocidad a la que se derrite el hielo. Los minerales en el agua antes de la congelación pueden influir en la velocidad atómica y molecular de fusión. Dos compuestos básicos que afectarán esto son el azúcar y la sal.
Experimento de congelación
Un experimento típico para ver cómo funcionan el azúcar y la sal en un cubo de hielo implica congelar agua que los contiene. Creando medidas iguales de sal y azúcar, agregue los compuestos a algunas bandejas de cubitos de hielo. Vierta la misma cantidad de agua en cada cubitera y mezcle el azúcar o la sal lo mejor que pueda. Además, asegúrese de tener un control en el experimento al tener una bandeja de cubitos de hielo con solo agua en cada bolsillo de los cubos. Coloque las bandejas de hielo en el congelador y espere hasta que todas las bandejas estén congeladas. Saque cada juego de cubitos de hielo (azúcar, sal y agua normal) y comience a medir la velocidad a la que se derrite cada cubito de hielo.
Explicación de la química
Según estudiantes del Distrito Escolar de Selah en el estado de Washington, los experimentos con cubitos de hielo que contienen sal y azúcar debe mostrar que los cubos con azúcar y sal se derriten más rápido que los cubos con solo agua. De hecho, los cubitos de hielo que contienen azúcar deberían derretirse más rápido que los cubitos con sal. La razón es la absorción de calor. La sal o el azúcar de un cubo de hielo absorbe la energía térmica circundante más rápido que el agua congelada. Debido a que la sal y el azúcar absorben esta energía térmica tan rápidamente, las moléculas de agua se mueven más rápido, lo que resulta en una tasa de fusión más rápida. Esta es parte de la razón por la que las ciudades usan sal para derretir hielo: la sal absorberá la energía térmica más rápidamente y, por lo tanto, acelerará el derretimiento.
Cubitos de hielo en el agua
Otro experimento consiste en tomar cubitos de hielo y colocarlos en tres tazas de agua diferentes. Una taza de agua debe contener agua corriente normal. Sin embargo, las siguientes tazas deben contener azúcar y sal, respectivamente. Coloque los cubos en las tres tazas y mida el tiempo que tardan en derretirse. A diferencia del experimento anterior, el cubito de hielo en agua normal debería derretirse más rápido que los cubitos de hielo en agua con azúcar o con sal. Esto se debe a que el agua salada y el agua azucarada son más densas que el agua normal. La densidad de esta agua impide que el cubo de hielo se derrita de manera efectiva, ya que el agua que se derrite permanece en la parte superior. Con agua normal, el cubo se derrite y el agua liberada se diluye en el líquido circundante de manera más efectiva.
Experimento de cuerdas
Un experimento común con cubitos de hielo requiere usar un trozo de cuerda con sal. Coloque un extremo de la cuerda sobre un cubito de hielo y espolvoree una pequeña cantidad de sal. La sal derretirá la capa superior del cubo, pero debido a que todavía está relativamente fría, el agua licuada se volverá a congelar. El resultado será que el cubo de hielo se reforma alrededor de la cuerda, lo que permite a la persona tirar de la cuerda y arrastrar el cubo. Curiosamente, el azúcar no es tan eficaz, porque el azúcar derretirá el cubo de hielo demasiado rápido para que el hielo se vuelva a congelar.