Kas priverčia ledo kubelį tirpti?

Ledas yra kieta forma, kurią skystas vanduo įgauna atvėsęs žemiau 0 laipsnių Celsijaus (32 laipsniai pagal Celsijų). Ledas tirpsta dėl vandens cheminių savybių. Tarp ledo molekulių yra daugiau vandenilio jungčių nei vandenyje. Ledas pradeda tirpti, kai jo temperatūra viršija 0 laipsnių Celsijaus ir vandenilio jungtys tarp vandens molekulių nutrūksta.

Ledo ar vandens molekulė susideda iš dviejų vandenilio atomų, kovalentiškai sujungtų su vienu deguonies atomu. Atomai dalijasi elektronais, todėl deguonies atomas neša šiek tiek neigiamą elektrinį krūvį, o vandenilio atomai yra šiek tiek teigiami, todėl susidaro polinė molekulė. Dėl šio poliškumo vandens molekulės traukia viena kitą ir sudaro molekulių vandenilio ryšius.

Vandenilio ryšiai tarp vandenilio ir deguonies atomų yra silpnesni nei kovalentiniai ryšiai, ir jie kontroliuoja vandens ir ledo fizines savybes. Vandens molekulės vandenyje rišasi viena su kita stipriau lede nei skystame vandenyje, nors lede molekulės yra labiau atskiriamos, todėl ledas yra mažiau tankus nei vanduo.

Ledas ištirpsta, kai šilumos energija priverčia molekules judėti greičiau, nutraukdama vandenilio ryšius tarp molekulių, kad susidarytų skystas vanduo. Tirpimo metu vandens molekulės iš tikrųjų sugeria energiją. Štai kodėl ledo kubas išorėje tirpsta greičiau, o centre ilgiau išlaiko šaltumą ir tvirtumą: lydymas yra aušinimo procesas. Įleidus daugiau šilumos, ledas toliau tirpsta, o jei temperatūra viršija virimo temperatūrą, apie 100 ° C laipsnių Celsijaus (212 laipsniai pagal Farenheitą), daugiau vandenilio ryšių tarp vandens molekulių visiškai nutrūks, sukurdami vandenį garai.

Pridėjus pašalinių medžiagų, tokių kaip druska ar chemikalų dalelės, ledas tirpsta greičiau, nes jie sutrikdo lydymosi ir užšalimo procesų pusiausvyrą. Kuo daugiau pašalinių dalelių ant jo paviršiaus, tuo mažiau vandens molekulių gali sugauti ledas, sulėtindamas užšalimo procesą. Druska naudojama tirpdyti ledą šaligatviuose ir keliuose, nes ji yra pigi ir prieinama, o ne todėl, kad yra efektyvesnė už kitas medžiagas.