Када врућу воду додате лед, део воде загрева лед. Преостала топлота загрева ледено хладну воду, али притом хлади топлу воду. Коначну температуру смеше можете израчунати ако знате са колико сте топле воде започели, заједно са њеном температуром и колико сте леда додали. Две физичке особине - специфична топлота и топлота топљења - тачно одређују како се лед топи и вода хлади.
Специфична топлота
Специфична топлота супстанце мери колико је енергије потребно за повишење температуре. На пример, када додате 1 калорију топлоте на 1 грам воде, загреје се за 1 степен Целзијуса (1,8 степени Фахренхеита). Супротно је када се вода охлади; грам воде који падне за 1 степен Целзијуса губи 1 калорију топлотне енергије. Остале супстанце имају различите специфичне топлоте. На пример, потребно је само 0,03 калорија да се грам олова загреје за 1 степен Целзијуса.
Топлина фузије
Посуда са водом губи 1 калорију за сваки степен Целзијуса који се охлади. Међутим, када достигне нула степени Целзијуса (32 степена Фахренхеита), ситуација се мења - вода се претвара у лед. Овај процес укључује много више топлотне енергије - 79,7 калорија по граму - а температура смеше вода-лед се не мења док се све не смрзне. Када супстанца пролази кроз ову фазу, енергија се назива топлина фузије. Молекули воде губе додатну енергију док се скупљају у чврсту супстанцу. Једном када се лед створи, он мења температуру у складу са сопственом специфичном топлотом - 0,49 калорија по степену Целзијуса.
Промена енергије
Да бисте тачно утврдили како се енергија мења када додате врућу воду лед, потребна вам је маса леда и воде, као и температура воде. На пример, због своје специфичне топлотне вредности, један литар топле воде на 75 степени Целзијуса (167 степени Фахренхеит) има 75.000 калорија енергије више од исте количине воде на 0 степени Целзијуса (32 степена Фахренхеит). Додавање 100 грама леда у воду захтијева 7.970 калорија да би се истопило; расположива енергија постаје 67.030 калорија. Једном када постане вода, 100 грама узима 1 калорију по степену од преостале топлоте у врућој води, али топлота се не „губи“ - једноставно се преселила у хладну воду.
Промена температуре
Како топла вода губи 7.970 калорија за топљење леда, вода се хлади од 75 до 67 степени Целзијуса (153 степени Фахренхеита). Топла вода губи топлоту, док хладна вода из растопљеног леда добија топлоту. У овом примеру се на 1.000 грама воде додаје само 100 грама леда. Стога топла вода губи малу количину температуре, док се хладна загрева за већи број степени. Дијељењем 67.030 доступних калорија са 1.100 укупних грама воде добија се коначна температура од око 61 степен Целзијуса (142 степена Фахренхеита). Топла вода губи укупно 14 степени Целзијуса (57 степени Фахренхеита), а хладна вода добија 61 степен Целзијуса. Имајте на уму да резултати зависе од тога колико леда и топле воде имате на почетку. Ако на 1.000 грама воде додате тону леда, топла вода неће имати довољно топлоте да отопи сав лед.