Dlaczego woda topi lód?

Siedząc na zewnątrz w upalny dzień, obserwujesz, jak lód w szklance wody powoli się topi. Później wrzucasz trochę lodu z chłodnicy do zlewu i włączasz wodę, aby roztopić lód. Jednak nie zawsze możesz użyć tej sztuczki. Na przykład w mroźny zimowy dzień nie można wylać szklanki wody na pokrytą lodem przednią szybę samochodu; które nie stopią lodu. Woda topi lód, ale tylko w określonych warunkach.

Topienie z definicji to proces zmiany substancji z fazy stałej w fazę ciekłą. Proces topnienia jest procesem endotermicznym, co oznacza, że ​​energia cieplna musi zostać pochłonięta, aby mógł zajść. Ta energia cieplna pochodzi z otoczenia, które ma więcej energii i wyższą temperaturę niż substancja do stopienia. Tylko poprzez różnicę temperatur przekazywana jest energia cieplna, która następnie powoduje jeden substancja do stopienia (lub przynajmniej wzrost temperatury), podczas gdy temperatura otoczenia spada. Temperatura topnienia (zwana temperaturą topnienia) jest różna dla różnych substancji.

Większość z nas zna temperaturę topnienia lodu: 0 stopni Celsjusza lub 32 stopnie Fahrenheita. Jeśli temperatura lodu spadnie poniżej tej wartości, pozostanie on stały; jeśli temperatura lodu wzrośnie powyżej tej wartości, lód zmieni się w ciekłą wodę. Jeśli lód wejdzie w kontakt z wodą, wiemy, że lód musi mieć temperaturę poniżej 0 stopni Celsjusza, a woda musi być wyższa niż 0 stopni Celsjusza. Ze względu na różnicę temperatur nastąpi wymiana ciepła. W rezultacie temperatura wody spadnie, a temperatura lodu wzrośnie.

Zależy to od ilości lodu na początku, początkowej temperatury lodu, ilości zużytej wody i początkowej temperatury wody. Jeśli wrzucisz kilka kostek lodu do szklanki ciepłej wody, powinieneś już znać wynik: woda ostygnie, a kostki lodu się stopią. W tym przypadku jest wystarczająco dużo wody o wystarczająco wysokiej temperaturze początkowej, aby nie tylko podnieść temperaturę kostek lodu, ale także je stopić.

Teraz powinno mieć sens, że nie wszystkie przypadki dodania wody stopią lód. Nawet jeśli woda ma wyższą temperaturę niż lód, jeśli jest znacznie więcej lodu niż wody lub jeśli temperatura lód jest na początku bardzo niski, wtedy nie zostanie przekazana wystarczająca ilość energii cieplnej, aby podnieść temperaturę lodu i go stopić, także.

Woda topi lód, ponieważ ma wyższą temperaturę niż lód, więc energia cieplna jest przenoszona z wody do lodu. Ponieważ zasadą naukową, która działa tutaj, jest idea wymiany ciepła, nie jest konieczne, aby woda była używana do topienia lodu. Każda substancja (stała, ciecz lub gaz), która ma wyższą temperaturę niż lód, będzie w stanie przenosić energię cieplną, aby stopić lód.