Keď sedíte vonku v horúcom dni, sledujete, ako sa ľad v pohári vody pomaly topí. Neskôr nalejete trochu ľadu z chladiča do umývadla a zapnete vodu, aby sa ľad rozpustil. Tento trik však nemôžete vždy použiť. Napríklad v chladný zimný deň nemôžete naliať pohár vody na čelné sklo pokryté ľadom vášho automobilu; že neroztopí ľad. Voda topí ľad, ale iba za určitých podmienok.
Proces topenia
Tavenie je podľa definície proces zmeny látky z pevnej fázy na kvapalnú. Proces tavenia je endotermický proces, čo znamená, že na to, aby mohlo dôjsť, musí byť absorbovaná tepelná energia. Táto tepelná energia pochádza z okolia, ktoré má viac energie a vyššiu teplotu ako látka, ktorá sa má taviť. Iba cez teplotný rozdiel sa prenáša tepelná energia, ktorá ju potom spôsobí látka sa topí (alebo aspoň zvyšuje teplota), zatiaľ čo okolitá teplota klesá. Teplota topenia (nazývaná teplota topenia) je pre rôzne látky odlišná.
Kedy voda topí ľad?
Väčšina z nás pozná bod topenia ľadu: 0 stupňov Celzia alebo 32 stupňov Fahrenheita. Ak je teplota ľadu pod týmto číslom, zostane pevná; ak sa teplota ľadu zvýši nad toto číslo, zmení sa ľad na kvapalnú vodu. Ak ľad prichádza do styku s vodou, vieme, že ľad musí mať menej ako 0 stupňov Celzia a voda musí byť vyššia ako 0 stupňov Celzia. Z dôvodu rozdielu teplôt dôjde k prenosu tepla. Výsledkom bude, že teplota vody bude klesať a ľad bude stúpať.
Roztopí voda vždy ľad?
Závisí to od množstva ľadu, s ktorým ste začali, počiatočnej teploty ľadu, množstva použitej vody a počiatočnej teploty vody. Ak vložíte niekoľko kociek ľadu do pohára s teplou vodou, mali by ste už vedieť výsledok: voda sa ochladí a kocky ľadu sa roztopia. V takom prípade je dostatok vody pri dostatočne vysokej počiatočnej teplote na to, aby sa nielen zvýšila teplota kociek ľadu, ale aby sa aj roztopila.
Kedy voda neroztopí ľad?
Teraz by malo mať zmysel, že nie všetky prípady pridania vody budú topiť ľad. Napriek tomu, že voda má vyššiu teplotu ako ľad, ak je tu podstatne viac ľadu ako vody alebo ak je teplota ľad je na začiatku veľmi nízky, potom sa neprenesie dostatočné množstvo tepelnej energie na zvýšenie teploty ľadu a jeho roztavenie, tiež.
Zhrnutie
Voda topí ľad, pretože má vyššiu teplotu ako ľad, takže tepelná energia sa prenáša z vody na ľad. Pretože vedeckým princípom, ktorý tu funguje, je myšlienka prenosu tepla, nie je potrebné, aby sa na tavenie ľadu používala voda. Akákoľvek látka (pevná látka, kvapalina alebo plyn), ktorá má vyššiu teplotu ako ľad, bude schopná prenášať tepelnú energiu na topenie ľadu.