Amikor egy forró napon kint ül, nézi, ahogy a pohár vize lassan olvad. Később egy hűtőből jeget dob a mosogatóba, és bekapcsolja a vizet, hogy megolvadjon a jég. Nem mindig használhatja ezt a trükköt. Hideg téli napon például nem tölthet egy pohár vizet autója jéggel borított szélvédőjére; ez nem fogja megolvadni a jeget. A víz megolvasztja a jeget, de csak bizonyos körülmények között.
Az olvadási folyamat
Az olvasztás definíció szerint az anyag átalakulása szilárd fázisból folyékony fázisba. Az olvadás folyamata endoterm folyamat, vagyis a hőenergiát el kell szívni, hogy létrejöjjön. Ez a hőenergia olyan környezetből származik, amelynek több energiája és magasabb hőmérséklete van, mint az olvasztandó anyagnak. Csak a hőmérséklet-különbség révén kerül át a hőenergia, amely ilyet okoz anyag megolvad (vagy legalább a hőmérséklet emelkedik), miközben a környezet hőmérséklete csökken. Az olvadás hőmérséklete (az olvadáspont az úgynevezett) különböző anyagoknál eltérő.
Mikor olvad a víz jég?
Legtöbben ismerjük a jég olvadáspontját: 0 Celsius fok vagy 32 Fahrenheit fok. Ha a jég hőmérséklete ennél a szám alatt van, akkor szilárd marad; ha a jég hőmérséklete e szám fölé emelkedik, a jég folyékony vízzé változik. Ha a jég vízzel érintkezik, akkor tudjuk, hogy a jégnek 0 Celsius-fok alatt kell lennie, és a víznek 0 Celsius-foknál magasabbnak kell lennie. A hőmérséklet-különbség miatt hőátadás lép fel. Ennek az lesz az eredménye, hogy a víz hőmérséklete csökken, a jég pedig megnő.
A víz mindig megolvasztja a jeget?
Ez attól függ, hogy mennyi jéggel kezdtél, a jég kezdeti hőmérsékletétől, mennyi vizet használtunk és a víz kezdeti hőmérsékletétől. Ha néhány jégkockát tesz egy pohár meleg vízbe, akkor máris tudnia kell az eredményt: a víz lehűl és a jégkockák megolvadnak. Ebben az esetben elég magas víz van elég magas kezdő hőmérsékleten ahhoz, hogy ne csak növelje a jégkockák hőmérsékletét, hanem megolvasztsa őket is.
Mikor nem olvad meg a víz a jégen?
Most már logikusnak kell lennie, hogy a víz hozzáadása nem minden esetben fogja megolvadni a jeget. Annak ellenére, hogy a víz hőmérséklete magasabb, mint a jég, ha lényegesen több jég van, mint a víz, vagy ha a hőmérséklet a jég nagyon alacsony a kezdéshez, akkor nem kerül át elegendő hőenergia a jég hőmérsékletének növelésére és megolvasztására, is.
Összegzés
A víz megolvasztja a jeget, mert magasabb hőmérsékletű, mint a jég, ezért a hőenergia átkerül a vízből a jégbe. Mivel itt a tudományos elv a hőátadás gondolata, nem szükséges vizet használni a jég megolvasztására. Minden olyan anyag (szilárd, folyékony vagy gáz), amely magasabb hőmérsékleten van, mint a jég, képes lesz hőenergiát átvinni a jég megolvadására.