Rýchlosť topenia kocky ľadu je všeobecne funkciou množstva energie alebo tepla, ktoré sa na kocku aplikuje. Rýchlosť topenia ľadu však ovplyvňujú ďalšie faktory. Minerálne látky vo vode pred zmrazením môžu ovplyvniť atómovú a molekulárnu rýchlosť topenia. Dve základné zlúčeniny, ktoré to ovplyvnia, sú cukor a soľ.
Zmrazovací experiment
Typický experiment, ktorý sleduje, ako funguje cukor a soľ v kocke ľadu, spočíva v zamrznutí vody, ktorá ich obsahuje. Vytvorením rovnakých mier solí a cukru pridajte tieto zlúčeniny do niektorých podnosov na kocky ľadu. Do každého držiaka na kocky nalejte rovnaké množstvo vody a čo najlepšie premiešajte cukor alebo soľ. Uistite sa tiež, že v experimente máte kontrolu. Podnos na kocky ľadu má v každom vrecku na kocky iba vodu. Vložte zásobníky na ľad do mrazničky a počkajte, kým nezmrazia všetky zásobníky. Vyberte každú súpravu kocky ľadu (cukor, soľ a normálna voda) a začnite merať čas, pri ktorom sa každá kocka ľadu topí.
Vysvetlenie chémie
Podľa študentov školského obvodu Selah v štáte Washington experimenty s kockami ľadu obsahujúce soľ a cukor by malo ukazovať, že kocky s cukrom a soľou sa topia rýchlejšie ako kocky iba s normálnymi voda. V skutočnosti by sa kocky ľadu, ktoré obsahujú cukor, mali topiť rýchlejšie ako kocky soli. Dôvodom je absorpcia tepla. Soľ alebo cukor v kocke ľadu absorbuje okolitú tepelnú energiu rýchlejšie ako zmrznutá voda. Pretože soľ a cukor absorbujú túto tepelnú energiu tak rýchlo, molekuly vody sa pohybujú rýchlejšie, čo vedie k rýchlejšej rýchlosti topenia. To je jeden z dôvodov, prečo mestá používajú soľ na topenie ľadu: soľ bude rýchlejšie absorbovať tepelnú energiu, a tým urýchli topenie.
Kocky ľadu vo vode
Ďalším experimentom je odobratie kociek ľadu a ich vloženie do troch rôznych pohárov vody. V jednom pohári s vodou by mala byť normálna voda z vodovodu. Ďalšie poháre by však mali obsahovať cukor, respektíve soľ. Vložte kocky do všetkých troch pohárov a uveďte čas, ako dlho sa topia. Na rozdiel od predchádzajúceho experimentu by sa kocka ľadu v normálnej vode mala topiť rýchlejšie ako kocky ľadu v cukre alebo slanej vode. Je to preto, že slaná voda a cukrová voda sú hustejšie ako normálna voda. Hustota tejto vody bráni kocke ľadu v účinnom topení, pretože všetka voda, ktorá sa topí, zostáva na vrchu. Pri normálnej vode sa kocka topí a uvoľnená voda sa účinnejšie riedi do okolitej kvapaliny.
Reťazcový experiment
Bežný experiment s kockami ľadu vyžaduje použitie kúska šnúrky so soľou. Jeden koniec povrazu položte na kocku ľadu a posypte malým množstvom soli. Soľ roztopí hornú vrstvu kocky, ale pretože je stále pomerne studená, skvapalnená voda zamrzne. Výsledkom bude, že kocka ľadu sa reformuje okolo špagátu, čo umožní osobe ťahať za špagát a ťahať kocku ďalej. Je zaujímavé, že cukor nie je taký účinný, pretože cukor roztaví kocku ľadu príliš rýchlo na to, aby ľad opäť zmrzol.