אילו צורות קוביות קרח נמסות מהר יותר?

הקצב שבו קוביות קרח נמסות, הנקרא גם קצב היתוך שלהן, תלוי בכמה גורמים. טמפרטורות סביבתיות גבוהות מזרזות את תהליך ההיתוך. לצבע הקוביה וליישום המלח יש השפעות ניכרות. קצב ההיתוך משתנה גם עם צורת קוביית הקרח.

קרח נמס כשמדיום חם יותר, כמו אוויר או מים בטמפרטורת החדר, בא במגע עם פניו. מסיבה זו, קרח נמס מהר יותר כאשר שטח הפנים החשוף שלו מוגדל למקסימום. אז צורות קוביות קרח עם שטחי שטח גדולים יותר נמסות מהר יותר.

על מנת לקבוע באופן מדויק אילו צורות קוביות קרח נמסות מהר יותר, כל קוביות הקרח במבחן חייבות להיות באותו נפח. אם לקוביית קרח אחת יש כמות גדולה יותר של קרח, היא נמסה לאט יותר בגלל המסה הנוספת. יתר על כן, כל קוביות הקרח חייבות להיות באותה טמפרטורה בזמן תחילת הבדיקה. אם לקוביית קרח יש טמפרטורה משמעותית מתחת לנקודת הקפאה של מים, היא נמסה לאט יותר בגלל הזמן שעובר לפני שהטמפרטורה שלה מגיעה לנקודת ההיתוך.

נניח שלקוביית קרח יש צורה של קוביה. אם כל צד של קוביית הקרח נמדד שלושה סנטימטרים, הרי שנפחו 27 סמ"ק ושטח פניו 54 ס"מ רבוע. נניח שלקוביית קרח אחרת יש צורה של גליל מעגלי. אם יש לו גם נפח של 27 סמ"ק ואם הקוטר שלו שווה בערך לגובהו, יש לו שטח פנים של כ- 50 ס"מ רבוע. קוביית קרח כדורית בנפח זהה היא שטח פנים של כ 43.5 ס"מ רבוע. לכן קוביית הקרח הקובית נמסה מהר יותר משתי הצורות האחרות מכיוון שיש לה שטח פנים גדול ביותר.

אם מכינים קוביית קרח גלילית שגובהה ודק יותר תוך שמירה על נפח 27 סמ"ק, שטח הפנים שלה גדל. אם מצמצמים את רוחבה וגובהה של קוביית קרח מעוקבת, כך שהיא הופכת למבנה דמוי קופסה המכונה מקבילית-מלבנית, שטח הפנים שלה גם גדל. ככל ששטח הפנים גדל יותר, קוביית הקרח נמס מהר יותר, בתנאי שהנפח נשאר ללא שינוי. ככל שהמקביל והצילינדר המעגלי מתארכים, ערכי שטח הפנים שלהם מתקרבים זה לזה בהדרגה. תיאורטית, לקוביית הקרח הנמסת המהירה ביותר יש צורה של מקבילית עם גובה מולקולת מים אחת ורוחב מולקולת מים אחת, ואילו אורכה מורכב מכל מולקולות המים הנמתחות בקו ישר. יחד עם זאת, לקוביית קרח תיאורטית זו יש גם צורה של גליל עגול ארוך במיוחד בקוטר מולקולת מים אחת.