Zašto se voda topi led?

Dok u vrućem danu sjedite vani, gledate kako se led u vašoj čaši polako topi. Kasnije bacite malo leda iz hladnjaka u sudoper i uključite vodu da se led otopi. Međutim, ne možete se uvijek poslužiti tim trikom. Na primjer, hladnog zimskog dana ne možete uliti čašu vode na vjetrobransko staklo prekriveno ledom vašeg automobila; to neće otopiti led. Voda topi led, ali samo pod određenim uvjetima.

Topljenje je, po definiciji, postupak promjene tvari iz čvrste faze u tekuću. Proces topljenja je endotermni proces, što znači da se toplinska energija mora apsorbirati da bi se dogodila. Ova toplinska energija dolazi iz okoline koja ima više energije i višu temperaturu od tvari koja se topi. Samo se kroz temperaturnu razliku prenosi toplinska energija, koja će je tada uzrokovati tvar koja se topi (ili barem povećava temperatura), dok se okolina smanjuje. Temperatura taljenja (koja se naziva talište) različita je za različite tvari.

Većini nas poznato je talište leda: 0 Celzijevih stupnjeva ili 32 stupnjeva Fahrenheita. Ako je temperatura leda ispod ovog broja, ostat će čvrst; ako je temperatura leda povećana iznad ovog broja, led prelazi u tekuću vodu. Ako led dođe u kontakt s vodom, znamo da led mora biti ispod 0 Celzijevih stupnjeva, a voda mora biti viša od 0 Celzijevih stupnjeva. Zbog razlike u temperaturama doći će do prijenosa topline. Rezultat će biti da će se temperatura vode smanjiti, a led povećati.

To ovisi o tome s koliko ste leda započeli, početnoj temperaturi leda, koliko je vode upotrijebljeno i početnoj temperaturi vode. Ako stavite nekoliko kockica leda u čašu tople vode, već biste trebali znati rezultat: voda će se ohladiti, a kockice leda će se rastopiti. U ovom slučaju ima dovoljno vode na dovoljno visokoj početnoj temperaturi da ne samo poveća temperaturu kockica leda, već ih i otopi.

Sad bi trebalo imati smisla da neće svi slučajevi dodavanja vode otopiti led. Iako je voda na višoj temperaturi od leda, ako je leda znatno više od vode ili ako je temperatura manja led je vrlo nizak za početak, tada se neće prenijeti dovoljno toplinske energije da se temperatura leda poveća i otopi, isto.

Voda topi led jer je na višoj temperaturi od leda, pa se toplinska energija prenosi iz vode u led. Budući da je ovdje znanstveni princip ideja prijenosa topline, nije potrebno da se voda koristi za topljenje leda. Bilo koja tvar (krutina, tekućina ili plin) koja je na višoj temperaturi od leda moći će prenositi toplinsku energiju za otapanje leda.