Co sprawia, że ​​kostka lodu topi się?

Lód jest stałą formą, jaką przyjmuje woda w stanie ciekłym, gdy jest schłodzona poniżej 0 stopni Celsjusza (32 stopnie Fahrenheita). Lód topi się ze względu na chemiczne właściwości wody. Między cząsteczkami lodu jest więcej wiązań wodorowych niż w wodzie. Lód zaczyna się topić, gdy jego temperatura przekracza 0 stopni Celsjusza, a wiązania wodorowe między cząsteczkami wody pękają.

Cząsteczka lodu lub wody składa się z dwóch atomów wodoru kowalencyjnie związanych z jednym atomem tlenu. Atomy dzielą się elektronami, co powoduje, że atom tlenu ma nieco ujemny ładunek elektryczny, podczas gdy atomy wodoru są nieco dodatnie, co daje cząsteczkę polarną. Z powodu tej polaryzacji cząsteczki wody są przyciągane do siebie i tworzą wiązania wodorowe między cząsteczkami.

Wiązania wodorowe między atomami wodoru i tlenu są słabsze niż wiązania kowalencyjne i kontrolują właściwości fizyczne wody i lodu. Cząsteczki wody są silniej połączone wiązaniem wodorowym w lodzie niż w wodzie w stanie ciekłym, chociaż w lodzie cząsteczki są szerzej rozdzielone, co powoduje, że lód ma mniejszą gęstość niż woda.

Lód topi się, gdy energia cieplna powoduje, że cząsteczki poruszają się szybciej, zrywając wiązania wodorowe między cząsteczkami, tworząc ciekłą wodę. W procesie topienia cząsteczki wody faktycznie pochłaniają energię. To dlatego kostka lodu topi się szybciej na zewnątrz i dłużej zachowuje chłód i trwałość w środku: topienie to proces chłodzenia. W miarę wprowadzania większej ilości ciepła lód będzie nadal się topił, a jeśli temperatura przekroczy temperaturę wrzenia, o około 100 stopni Celsjusza (212 stopni Fahrenheita), więcej wiązań wodorowych między cząsteczkami wody zostanie całkowicie zerwanych, tworząc wodę para.

Dodanie obcych substancji, takich jak cząstki soli lub chemikaliów, powoduje szybsze topienie lodu, ponieważ zakłócają one równowagę procesów topienia i zamrażania. Im więcej obcych cząstek na jego powierzchni, tym mniej cząsteczek wody może wychwycić lód, spowalniając proces zamrażania. Sól służy do topienia lodu na chodnikach i jezdniach, ponieważ jest tania i dostępna, a nie dlatego, że jest skuteczniejsza niż inne substancje.