מה קורה לטמפרטורת הקרח כשהוא נמס?

אם טמפרטורת הסביבה סביב פיסת קרח תעלה, גם טמפרטורת הקרח תעלה. עם זאת, עלייה מתמדת זו בטמפרטורה נעצרת ברגע שהקרח מגיע לנקודת ההיתוך שלו. בשלב זה, הקרח עובר שינוי מצב והופך למים נוזליים, והטמפרטורה שלו לא תשתנה עד שנמס כולו. אתה יכול לבדוק זאת בעזרת ניסוי פשוט. השאירו כוס קוביות קרח ברכב חם ופקחו על הטמפרטורה בעזרת מדחום. תגלה שהמים הקפואים נשארים ב -0 מעלות צלזיוס קפואים עד 32 מעלות צלזיוס עד שכל זה נמס. כשזה קורה, תבחין בעליית טמפרטורה מהירה כאשר המים ממשיכים לספוג חום מבפנים של המכונית.

TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)

כשמחממים קרח הטמפרטורה שלו עולה, אך ברגע שהקרח מתחיל להמיס, הטמפרטורה נשארת קבועה עד שכל הקרח נמס. זה קורה מכיוון שכל אנרגיית החום עוברת לשבירת קשרי מבנה סריג הקריסטל של הקרח.

כשמחממים קרח, המולקולות הבודדות צוברות אנרגיה קינטית, אך עד שהטמפרטורה מגיעה לנקודת ההיתוך, אין להן אנרגיה לשבור את הקשרים המחזיקים אותן במבנה גביש. הם רוטטים מהר יותר בתחומם ככל שמוסיפים חום, וטמפרטורת הקרח עולה. בנקודה קריטית - נקודת ההתכה - הם רוכשים מספיק אנרגיה כדי להשתחרר. כשזה קורה, כל אנרגיית החום שנוספה לקרח נספגת על ידי H

אותו דבר קורה כשמחממים מים עד לסף רתיחה. המים יתחממו עד שהטמפרטורה תגיע ל -212 צלזיוס (100 צלזיוס), אך הם לא יחממו עד שהכול הפך לאדים. כל עוד מים נוזלים נשארים בתבנית רותחת, הטמפרטורה של המים היא 212 F, לא משנה כמה הלהבה שמתחת להם חמה.

אתה יכול לתהות מדוע מים שנמסים לא יתחממו כל עוד יש בהם קרח. קודם כל, ההצהרה הזו לא ממש מדויקת. אם תחמם מחבת גדולה מלאה במים המכילה קוביית קרח אחת, המים הרחק מהקרח יהיו מתחילים להתחמם, אך בסביבה הקרובה של קוביית הקרח, הטמפרטורה תישאר קבועה. אחת הדרכים להבין מדוע זה קורה היא להבין שבעוד שחלק מהקרח נמס, חלק מהמים סביב הקרח קופאים מחדש. זה יוצר מצב שיווי משקל המסייע בשמירה על קבוע הטמפרטורה. ככל שיותר ויותר קרח נמס, קצב ההיתוך עולה, אך הטמפרטורה לא עולה עד שכל הקרח נעלם.

אפשר ליצור עליית טמפרטורה ליניארית פחות או יותר אם מוסיפים מספיק חום. לדוגמא, שימו מחבת קרח מעל מדורה ורשמו את הטמפרטורה. כנראה שלא תבחין בפיגור רב בנקודת ההיתוך מכיוון שכמות החום משפיעה על קצב ההיתוך. אם מוסיפים מספיק חום, הקרח יכול להמיס באופן ספונטני פחות או יותר.

אם אתם רותחים מים, תוכלו להעלות את טמפרטורת הנוזל שנמצא עדיין בתבנית על ידי הוספת לחץ. אחת הדרכים לעשות זאת היא להגביל את האדים בחלל סגור. בכך אתה מקשה על המולקולות להחליף פאזה, והן יישארו במצב נוזלי בזמן שטמפרטורת המים תעלה מעבר לנקודת הרתיחה. זה הרעיון שעומד מאחורי סירי לחץ.