Ha jeget ad a forró vízhez, a víz hőjének egy része megolvasztja a jeget. A fennmaradó hő felmelegíti a jéghideg vizet, de közben lehűti a forró vizet. Kiszámíthatja a keverék végső hőmérsékletét, ha tudja, mennyi meleg vízzel kezdte, annak hőmérsékletével és mennyi jéggel. Két fizikai tulajdonság - a fajlagos hő és az fúziós hő - határozza meg pontosan, hogyan olvad meg a jég és hűl a víz.
Fajlagos hő
Az anyag fajlagos hője méri, hogy mennyi energia szükséges a hőmérsékletének emeléséhez. Például, ha 1 kalória hőt ad hozzá 1 gramm vízhez, az 1 Celsius fokkal (1,8 Fahrenheit fok) melegszik. Az ellenkezője igaz, ha a víz lehűl; 1 gramm víz, amely 1 Celsius-fokot esik, elveszíti 1 kalória hőenergiát. Más anyagok eltérő hőfokkal rendelkeznek. Például csak 0,03 kalóriára van szükség, hogy egy gramm ólmot 1 Celsius fokkal felmelegítsen.
A fúzió hője
Egy tartály víz 1 kalóriát veszít minden lehűtött Celsius-foktól. Amikor azonban eléri a nulla Celsius fokot (32 Fahrenheit fok), a helyzet megváltozik - a víz jéggé válik. Ez a folyamat sokkal több hőenergiával jár - 79,7 kalória / gramm -, és a víz-jég keverék hőmérséklete addig nem változik, amíg az egész szilárdan meg nem fagy. Amikor egy anyag ezen a fázison megy keresztül, az energiát fúziós hőnek nevezzük. A vízmolekulák extra energiát veszítenek, amikor szilárdtá alakulnak. Miután a jég kialakult, a saját hőjének megfelelően változtatja a hőmérsékletet - 0,49 kalória / Celsius-fok.
Energiaváltás
Annak meghatározásához, hogy az energia hogyan változik, amikor jeget ad a forró vízhez, szükség van a jég és a víz tömegére, valamint a víz hőmérsékletére. Például fajlagos hőértéke miatt egy liter forró víz 75 Celsius fokon (167 fok) Fahrenheit) 75 000 kalória energiával rendelkezik, több mint ugyanennyi víz 0 Celsius fokon (32 fok) Fahrenheit). 100 gramm jég hozzáadása a vízhez 7970 kalóriát igényel, hogy megolvadjon; a rendelkezésre álló energia 67 030 kalóriává válik. Miután vízzé válik, a 100 gramm fokonként 1 kalóriát vesz fel a forró vízben fennmaradó hőből, de a hő nem „veszik el” - egyszerűen beköltözött a hideg vízbe.
Hőmérsékletváltozás
Mivel a forró víz 7970 kalóriát veszít a jég megolvadásáért, a víz 75 és 67 Celsius fok között hűl le (153 Fahrenheit fok). A forró víz elveszíti a hőt, míg az olvadt jég hideg vize hőt nyer. Ebben a példában csak 100 gramm jeget adunk 1000 gramm vízhez. Ezért a forró víz kis mennyiségű hőmérsékletet veszít, míg a hideg víz több fokkal felmelegszik. Ha elosztjuk a 67 030 rendelkezésre álló kalóriát 1100 teljes gramm vízzel, akkor a végső hőmérséklet körülbelül 61 Celsius fok (142 Fahrenheit fok) lesz. A forró víz összesen 14 Celsius-fokot (57 Fahrenheit fok) veszít, a hideg víz pedig 61 Celsius-fokot. Vegye figyelembe, hogy az eredmények attól függenek, hogy mennyi jég és forró víz van az elején. Ha egy gramm jeget ad hozzá 1000 gramm vízhez, a forró víz nem lesz elegendő hővel ahhoz, hogy az összes jeget megolvasztsa.