Mitkä jääkuutioiden muodot sulavat nopeammin?

Jääkuutioiden sulamisnopeus, jota kutsutaan myös fuusionopeudeksi, riippuu useista tekijöistä. Korkeammat ympäristölämpötilat nopeuttavat sulamisprosessia. Kuution värillä ja suolan levityksellä on huomattavia vaikutuksia. Fuusionopeus vaihtelee myös jääkuution muodon mukaan.

Jää sulaa, kun lämpimämpi väliaine, kuten huoneilman lämpötila tai vesi, joutuu kosketuksiin pinnan kanssa. Tästä syystä jää sulaa nopeammin, kun sen paljastettu pinta-ala maksimoidaan. Joten suurempien pinta-alojen jääkuutioiden muodot sulavat nopeammin.

Jotta jääkuutioiden muodot sulaisivat nopeammin, kaikilla testissä olevilla jääkuutioilla on oltava sama tilavuus. Jos yhdessä jääkuutiossa on enemmän jäätä, se sulaa hitaammin lisätyn massan vuoksi. Lisäksi kaikilla jääkuutioilla on oltava sama lämpötila testin alkaessa. Jos jääkuution lämpötila on huomattavasti veden jäätymispisteen alapuolella, se sulaa hitaammin ajan vuoksi, joka kuluu ennen kuin sen lämpötila saavuttaa sulamispisteen.

Oletetaan, että jääkuutio on kuution muotoinen. Jos jääkuutioiden kummallakin puolella on kolme senttimetriä, sen tilavuus on 27 cm3 ja pinta-ala 54 neliösenttimetriä. Oletetaan, että toinen jääkuutio on pyöreän sylinterin muotoinen. Jos sen tilavuus on myös 27 cm3 ja jos sen halkaisija on suunnilleen yhtä suuri kuin sen korkeus, sen pinta-ala on noin 50 neliösenttimetriä. Pallomaisen samankokoisen jääkuution pinta-ala on noin 43,5 neliösenttimetriä. Siksi kuutioinen jääkuutio sulaa nopeammin kuin jompikumpi muusta muodosta, koska sen pinta-ala on suurin.

Jos teet sylinterimäisen jääkuution, joka on pitempi ja ohuempi säilyttäen samalla 27 cc: n tilavuutensa, sen pinta-ala kasvaa. Jos pienennät kuutiomaisen jääkuution leveyttä ja korkeutta niin, että siitä tulee laatikkomainen rakenne, joka tunnetaan suorakulmaisena yhdensuuntaisena, myös sen pinta-ala kasvaa. Mitä enemmän pinta kasvaa, sitä nopeammin jääkuutio sulaa edellyttäen, että tilavuus pysyy muuttumattomana. Kun suuntaissärmiö ja pyöreä sylinteri pidentyvät, niiden pinta-alaarvot lähestyvät asteittain toisiaan. Teoriassa nopeimmin sulava jääkuutio on yhdensuuntaisen putken muotoinen, jolla on yhden vesimolekyylin korkeus ja yhden vesimolekyylin leveys, kun taas sen pituus koostuu kaikista vesimolekyyleistä, jotka on venytetty suorana. Samalla tämä teoreettinen jääkuutio on myös muodoltaan erittäin pitkä pyöreä sylinteri, jonka halkaisija on yksi vesimolekyyli.