Zakaj voda topi led?

Ko v vročem dnevu sedite zunaj, opazujete, kako se led v kozarcu vode počasi topi. Kasneje nekaj ledu iz hladilnika odvržete v umivalnik in vklopite vodo, da se led stopi. Tega trika pa ne morete vedno uporabiti. Na primer v mrzlem zimskem dnevu na ledenem vetrobranskem steklu avtomobila ne morete naliti kozarca vode; ki ne bo stopila ledu. Voda topi led, vendar le pod določenimi pogoji.

Taljenje je po definiciji postopek spreminjanja snovi iz trdne faze v tekočo. Postopek taljenja je endotermni proces, kar pomeni, da je treba za njegovo uporabo absorbirati toplotno energijo. Ta toplotna energija prihaja iz okolice, ki ima več energije in višjo temperaturo kot snov, ki jo je treba stopiti. Šele skozi temperaturno razliko se prenaša toplotna energija, ki jo nato povzroči snov se stopi (ali vsaj poveča temperatura), medtem ko se okolica znižuje. Temperatura taljenja (imenovano tališče) se pri različnih snoveh razlikuje.

Večina od nas pozna tališče ledu: 0 stopinj Celzija ali 32 stopinj Fahrenheita. Če je temperatura ledu pod to številko, ostane trdna; če je temperatura ledu povišana nad to številko, led preide v tekočo vodo. Če led pride v stik z vodo, vemo, da mora biti led pod 0 stopinj Celzija in mora biti voda višja od 0 stopinj Celzija. Zaradi temperaturne razlike pride do prenosa toplote. Rezultat tega bo, da se bo voda znižala, led pa zvišal.

To je odvisno od tega, s koliko ledu ste začeli, začetne temperature ledu, koliko vode ste porabili in začetne temperature vode. Če daste nekaj kock ledu v kozarec tople vode, bi morali že vedeti rezultat: voda se bo ohladila in ledene kocke se bodo stopile. V tem primeru je dovolj vode pri dovolj visoki začetni temperaturi, da ne le poviša temperaturo ledenih kock, temveč jih tudi stopi.

Zdaj bi moralo biti smiselno, da vsi primeri dodajanja vode ne bodo stopili ledu. Čeprav je voda pri višji temperaturi od ledu, če je ledu bistveno več kot voda ali če je temperatura led je za začetek zelo nizek, potem se ne bo preneslo dovolj toplotne energije za povečanje temperature ledu in njegovo taljenje, preveč.

Voda topi led, ker je pri višji temperaturi od ledu, zato se toplotna energija iz vode prenese v led. Ker je tu znanstveno načelo ideja o prenosu toplote, ni treba, da se voda uporablja za taljenje ledu. Katera koli snov (trdna, tekoča ali plinska), ki je pri višji temperaturi od ledu, bo lahko prenašala toplotno energijo za taljenje ledu.