Mentre ti siedi fuori in una giornata calda, guardi il ghiaccio nel tuo bicchiere d'acqua che si scioglie lentamente. Successivamente, scarichi del ghiaccio da un refrigeratore nel lavandino e accendi l'acqua per sciogliere il ghiaccio. Tuttavia, non puoi sempre usare quel trucco. In una fredda giornata invernale, ad esempio, non puoi versare un bicchiere d'acqua sul parabrezza coperto di ghiaccio della tua auto; che non scioglierà il ghiaccio. L'acqua scioglie il ghiaccio, ma solo in determinate condizioni.
Il processo di fusione
La fusione, per definizione, è il processo di trasformazione di una sostanza da una fase solida a una fase liquida. Il processo di fusione è un processo endotermico, il che significa che l'energia termica deve essere assorbita perché avvenga. Questa energia termica proviene da un ambiente che ha più energia e una temperatura più alta della sostanza da fondere. È solo attraverso una differenza di temperatura che viene trasferita l'energia termica, che poi ne causerà uno sostanza a fondere (o almeno aumentare di temperatura) mentre l'ambiente circostante diminuisce di temperatura. La temperatura di fusione (chiamata punto di fusione) è diversa per le diverse sostanze.
Quando l'acqua scioglie il ghiaccio?
La maggior parte di noi conosce il punto di fusione del ghiaccio: 0 gradi Celsius o 32 gradi Fahrenheit. Se la temperatura del ghiaccio è inferiore a questo numero, rimarrà solido; se la temperatura del ghiaccio viene aumentata al di sopra di questo numero, il ghiaccio si trasforma in acqua liquida. Se il ghiaccio entra in contatto con l'acqua, sappiamo che il ghiaccio deve essere inferiore a 0 gradi Celsius e l'acqua deve essere superiore a 0 gradi Celsius. A causa della differenza di temperatura, si verificherà il trasferimento di calore. Il risultato sarà che l'acqua diminuirà di temperatura e il ghiaccio aumenterà di temperatura.
L'acqua scioglierà sempre il ghiaccio?
Questo dipende da quanto ghiaccio hai iniziato, dalla temperatura iniziale del ghiaccio, da quanta acqua è stata utilizzata e dalla temperatura iniziale dell'acqua. Se metti alcuni cubetti di ghiaccio in un bicchiere di acqua tiepida, dovresti già conoscere il risultato: l'acqua si raffredderà e i cubetti di ghiaccio si scioglieranno. In questo caso, c'è abbastanza acqua a una temperatura iniziale sufficientemente alta non solo per aumentare la temperatura dei cubetti di ghiaccio, ma anche per scioglierli.
Quando l'acqua non scioglierà il ghiaccio?
Ora dovrebbe avere senso che non tutti i casi di aggiunta di acqua scioglieranno il ghiaccio. Anche se l'acqua ha una temperatura più alta del ghiaccio, se c'è molto più ghiaccio che acqua, o se la temperatura di il ghiaccio è molto basso all'inizio, quindi non verrà trasferita abbastanza energia termica per aumentare la temperatura del ghiaccio e scioglierlo, pure.
Sommario
L'acqua scioglie il ghiaccio perché è a una temperatura più alta del ghiaccio, quindi l'energia termica viene trasferita dall'acqua al ghiaccio. Poiché il principio scientifico al lavoro qui è l'idea del trasferimento di calore, non è necessario che l'acqua venga utilizzata per sciogliere il ghiaccio. Qualsiasi sostanza (solida, liquida o gassosa) che si trova a una temperatura superiore a quella del ghiaccio sarà in grado di trasferire energia termica per sciogliere il ghiaccio.