Pievienojot karstam ūdenim ledus, daļa ūdens siltuma ledu izkausē. Atlikušais siltums sasilda ledusauksto ūdeni, bet atdzesē karsto ūdeni. Jūs varat aprēķināt maisījuma galīgo temperatūru, ja zināt, cik daudz karstā ūdens esat sācis, kā arī tā temperatūru un ledus daudzumu. Divas fizikālās īpašības - īpatnējais siltums un kodolsintēzes siltums - nosaka, kā ledus kūst un ūdens atdziest.
Īpašs karstums
Vielas specifiskais siltums mēra, cik daudz enerģijas nepieciešams, lai paaugstinātu temperatūru. Piemēram, pievienojot 1 kaloriju siltuma 1 gramam ūdens, tas sasilst par 1 grādu pēc Celsija (1,8 grādi pēc Fārenheita). Pretēji ir gadījumi, kad ūdens atdziest; grams ūdens, kas nokrītas par 1 grādu pēc Celsija, zaudē 1 kaloriju siltumenerģiju. Citām vielām ir atšķirīgs specifiskais karstums. Piemēram, svina grama uzsildīšana par 1 grādu pēc Celsija prasa tikai 0,03 kalorijas.
Kodolsintēzes siltums
Tvertne ar ūdeni zaudē 1 kaloriju par katru atdzesēto grādu pēc Celsija. Tomēr, sasniedzot nulles grādus pēc Celsija (32 grādi pēc Fārenheita), situācija mainās - ūdens pārvēršas ledū. Šis process ietver daudz vairāk siltumenerģijas - 79,7 kalorijas uz gramu -, un ūdens-ledus maisījuma temperatūra nemainās, kamēr tas viss nesasalst ciets. Kad viela iziet šo fāzi, enerģiju sauc par kodolsintēzes siltumu. Ūdens molekulas, nonākot cietā vielā, zaudē papildu enerģiju. Kad ledus ir izveidojies, tas maina temperatūru atbilstoši savam specifiskajam siltumam - 0,49 kalorijas uz Celsija grādu.
Enerģijas maiņa
Lai precīzi noteiktu, kā mainās enerģija, pievienojot karstam ūdenim ledu, nepieciešama ledus un ūdens masa, kā arī ūdens temperatūra. Piemēram, tā īpašās siltuma vērtības dēļ viens litrs karstā ūdens 75 grādos pēc Celsija (167 grādi) Pēc Fārenheita) ir 75 000 kaloriju enerģijas, kas pārsniedz tādu pašu ūdens daudzumu 0 grādos pēc Celsija (32 grādi) Pēc Fārenheita). 100 gramu ledus pievienošana ūdenim prasa 7 970 kalorijas, lai to izkausētu; pieejamā enerģija kļūst par 67 030 kalorijām. Kad tas kļūst par ūdeni, 100 grami no karstā ūdenī atlikušā siltuma paņem 1 kaloriju uz grādu, bet siltums netiek "zaudēts" - tas vienkārši ir pārvietojies aukstā ūdenī.
Temperatūras maiņa
Tā kā karstais ūdens zaudē 7970 kalorijas, lai izkausētu ledu, ūdens atdziest no 75 līdz 67 grādiem pēc Celsija (153 grādi pēc Fārenheita). Karstais ūdens zaudē siltumu, bet izkusušā ledus aukstais ūdens iegūst siltumu. Šajā piemērā tikai 100 gramus ledus pievieno 1000 gramiem ūdens. Tāpēc karstais ūdens zaudē nelielu temperatūras daudzumu, savukārt aukstais ūdens sasilst par lielāku grādu skaitu. Dalot 67 030 pieejamās kalorijas ar 1100 kopējiem ūdens gramiem, gala temperatūra ir aptuveni 61 grādi pēc Celsija (142 grādi pēc Fārenheita). Karstais ūdens zaudē kopumā 14 grādus pēc Celsija (57 grādi pēc Fārenheita), un aukstais ūdens iegūst 61 grādu pēc Celsija. Ņemiet vērā, ka rezultāti ir atkarīgi no tā, cik daudz ledus un karstā ūdens jums ir sākumā. Ja pievienojat tonnu ledus 1000 gramiem ūdens, karstajam ūdenim nebūs pietiekami daudz siltuma, lai izkausētu visu ledu.
