מדוע מים ממיסים קרח?

כשאתה יושב בחוץ ביום חם, אתה צופה בקרח שבכוס המים שלך נמס לאט. מאוחר יותר אתה זורק מעט קרח מצידן לכיור ומפעיל את המים כדי להמיס את הקרח. אתה לא תמיד יכול להשתמש בטריק הזה. ביום חורפי קר, למשל, אינך יכול לשפוך כוס מים על שמשת המכסה המכוסה בקרח שלך; שלא ימס את הקרח. מים ממיסים קרח, אך רק בתנאים מסוימים.

ההיתוך, בהגדרה, הוא תהליך של שינוי חומר משלב מוצק לשלב נוזלי. תהליך ההיתוך הוא תהליך אנדותרמי, כלומר אנרגיית חום חייבת להיקלט כדי שהיא תתרחש. אנרגיית חום זו מגיעה מסביבה שיש בה יותר אנרגיה וטמפרטורה גבוהה יותר מהחומר שיש להמיס. רק באמצעות הפרש טמפרטורה מועברת אנרגיית החום, שתגרום לאחר מכן חומר להמסה (או לפחות עלייה בטמפרטורה) בעוד שהסביבה יורדת בטמפרטורה. טמפרטורת ההיתוך (הנקראת נקודת התכה) שונה מבחינת חומרים שונים.

רובנו מכירים את נקודת ההיתוך של הקרח: 0 מעלות צלזיוס או 32 מעלות פרנהייט. אם טמפרטורת הקרח נמוכה ממספר זה, היא תישאר מוצקה; אם טמפרטורת הקרח עולה מעל למספר זה, הקרח משתנה למים נוזליים. אם קרח בא במגע עם מים, אנו יודעים שהקרח חייב להיות מתחת ל 0 מעלות צלזיוס והמים חייבים להיות גבוהים מ 0 מעלות צלזיוס. בגלל ההבדל בטמפרטורות, העברת חום תתרחש. התוצאה תהיה שהמים יפחתו בטמפרטורה והקרח יעלה בטמפרטורה.

זה תלוי בכמה קרח התחלתם, הטמפרטורה הראשונית של הקרח, כמה מים שימשו והטמפרטורה הראשונית של המים. אם תכניסו כמה קוביות קרח לכוס מים חמים, כדאי שתדעו כבר את התוצאה: המים יתקררו וקוביות הקרח יימסו. במקרה זה, יש מספיק מים בטמפרטורת התחלה גבוהה מספיק כדי לא רק להגביר את הטמפרטורה של קוביות הקרח, אלא גם להמיס אותן.

עכשיו זה צריך להיות הגיוני שלא כל המקרים של הוספת מים ימיסו קרח. למרות שהמים נמצאים בטמפרטורה גבוהה יותר מהקרח, אם יש יותר קרח ממים, או אם הטמפרטורה של הקרח נמוך מאוד מלכתחילה, ואז לא תועבר מספיק אנרגיית חום כדי להגביר את הטמפרטורה של הקרח ולהמיס אותו, גַם.

מים ממיסים קרח מכיוון שהם נמצאים בטמפרטורה גבוהה יותר מהקרח, ולכן אנרגיית החום מועברת מהמים לקרח. מכיוון שהעיקרון המדעי הפועל כאן הוא הרעיון של העברת חום, אין צורך להשתמש במים להמיסת קרח. כל חומר (מוצק, נוזלי או גז) שנמצא בטמפרטורה גבוהה יותר מהקרח יוכל להעביר אנרגיית חום כדי להמיס את הקרח.