כל דבר בעולם מורכב מחלקיקים שפועלים אחרת בהתאם למצב בו הם נמצאים. קוביית קרח עשויה מחלקיקי מים, אך היא מוצקה מכיוון שחלקיקיה ארוזים זה בזה מקרוב, וכתוצאה מכך מצבה הקשה והקבוע.
TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)
כשמסירים קוביית קרח מוצקה מהמקפיא, האוויר החם יותר מעניק לחלקיקים שלה את אנרגיית החום שהם צריכים כדי להתפשט.
חלקיקים מוצקים עד נוזליים
כשמוציאים קוביות קרח מהמקפיא, תהליך ההיתוך מתחיל מיד מכיוון שטמפרטורת האוויר סביב קוביות הקרח חמה יותר מהטמפרטורה במקפיא. מים קופאים באפס מעלות צלזיוס (32 מעלות פרנהייט). חלקיקי הקרח המוצקים סופגים אנרגיית חום מהאוויר החם יותר, נותנים לחלקיקים אנרגיה ומאפשרים להם להתרחק אחד מהשני. חלקיקים נוזליים עדיין נוגעים זה בזה, אך הם רחוקים זה מזה מחלקיקים מוצקים. הם גולשים זה ליד זה ואין להם צורה קבועה כמו של מוצקים. זה מה שקורה כאשר קוביית הקרח (מוצקה) הופכת למים (נוזל). הסיבה שקוביית קרח תופסת שטח קטן בהרבה ממה שהיא נמס היא שהחלקיקים הקומפקטיים פעם התפשטו ותופסים יותר מקום.
חלקיקי נוזל לגז
אתה עשוי לחשוב שקוביית קרח נמסה לחלוטין כשהיא הופכת לנוזל, אך התהליך יכול להרחיק לכת הרבה יותר. אם הטמפרטורה המקיפה את הנוזל מגיעה לנקודת הרתיחה של 100 מעלות צלזיוס (12 מעלות צלזיוס), המים מתאדים והופכים לאדי מים. החום נותן לחלקיקים הנוזליים מספיק אנרגיה להתנתק אחד מהשני עד שהם מרווחים בדלילות שלא ניתן לראותם בעין בלתי מזוינת. כעת הם מסודרים באופן אקראי ויכולים לנוע בחופשיות לכל הכיוונים.
האצת תהליך ההיתוך
אם רוצים להמיס קוביות קרח מהר יותר, עליכם להוריד את נקודת הקפיאה של הקרח - לגרום לו להמיס לנוזל בטמפרטורה נמוכה מהרגיל. הדרך הקלה ביותר לעשות זאת היא לפזר מלח (נתרן כלורי) על קוביות הקרח. קוביות קרח טהורות מכילות רק קרח ומים, שנאמר שהם נמצאים בשיווי משקל דינמי זה עם זה. ניתן לשמור על האיזון בין הקפאה להתכה בנקודת ההיתוך הקפאה של 0 מעלות צלזיוס (32 מעלות צלזיוס) אלא אם כן משתנים התנאים באופן שמעדיף את אחד התהליכים על פני אַחֵר. הוספת מלח משנה את התנאים מכיוון שמולקולות המלח מתמוססות במים אך אינן אורזות בקלות באשכול המולקולות במוצק. בצד הנוזלי יש פחות מולקולות מים מכיוון שחלק מהמים הוחלפו במלח, כך שקצב ההקפאה יורד.