Karštą dieną sėdėdami lauke stebite, kaip lėtai tirpsta jūsų stiklinėje esantis ledas. Vėliau ledyną iš aušintuvo išleidžiate į kriauklę ir įjungiate vandenį, kad ledas ištirptų. Tačiau ne visada galite naudoti tą triuką. Pavyzdžiui, šaltą žiemos dieną negalima užpilti stikline vandens ant automobilio ledu padengto priekinio stiklo; kad ledas netirps. Vanduo tirpdo ledą, tačiau tik esant tam tikroms sąlygoms.
Lydymosi procesas
Tirpimas pagal apibrėžimą yra medžiagos pakeitimo iš kietosios fazės į skystąją fazė. Lydymosi procesas yra endoterminis procesas, tai reiškia, kad šilumos energija turi būti absorbuota, kad ji atsirastų. Ši šilumos energija gaunama iš aplinkos, kurioje yra daugiau energijos ir aukštesnė temperatūra nei tirpstančioje medžiagoje. Tik dėl temperatūrų skirtumo perduodama šilumos energija, kuri tada ją sukels medžiaga ištirpsta (arba bent jau padidėja temperatūra), o aplinkui sumažėja temperatūra. Lydymosi temperatūra (vadinama lydymosi temperatūra) skirtingoms medžiagoms skiriasi.
Kada vanduo tirpdo ledą?
Daugumai iš mūsų yra žinoma ledo lydymosi temperatūra: 0 laipsnių Celsijaus arba 32 laipsniai Fahrenheito. Jei ledo temperatūra žemesnė už šį skaičių, jis išliks tvirtas; padidinus ledo temperatūrą virš šio skaičiaus, ledas pasikeičia į skystą vandenį. Jei ledas liečiasi su vandeniu, mes žinome, kad ledas turi būti žemesnis nei 0 laipsnių Celsijaus, o vanduo turi būti aukštesnis nei 0 laipsnių Celsijaus. Dėl temperatūrų skirtumų atsiras šilumos perdavimas. Rezultatas bus tas, kad vandens temperatūra sumažės, o ledo temperatūra pakils.
Ar vanduo visada ištirps ledą?
Tai priklauso nuo to, kiek ledo pradėjote, nuo pradinės ledo temperatūros, kiek vandens sunaudota ir nuo pradinės vandens temperatūros. Jei įdėsite kelis ledo kubelius į stiklinę šilto vandens, jau turėtumėte žinoti rezultatą: vanduo atvės ir ledo kubeliai ištirps. Tokiu atveju vandens yra pakankamai aukštoje pradinėje temperatūroje, kad ne tik padidintų ledo kubelių temperatūrą, bet ir juos ištirptų.
Kada vanduo netirps ledo?
Dabar turėtų būti prasminga, kad ne visi vandens įpylimo atvejai ištirps ledą. Nors vandens temperatūra yra aukštesnė nei ledo, jei ledo yra žymiai daugiau nei vandens, arba jei temperatūra yra ledas yra labai žemas, tada nebus perduodama pakankamai šilumos energijos, kad padidintų ledo temperatūrą ir ištirptų, taip pat.
Santrauka
Vanduo tirpdo ledą, nes jo temperatūra yra aukštesnė nei ledo, todėl šilumos energija iš vandens perduodama ledui. Kadangi mokslinis principas čia veikia šilumos perdavimo idėja, ledui tirpdyti nebūtina naudoti vandens. Bet kuri medžiaga (kieta, skysta ar dujinė), kurios temperatūra yra aukštesnė nei ledo, galės perduoti šilumos energiją, kad ištirptų ledas.