อะไรทำให้ก้อนน้ำแข็งละลาย?

น้ำแข็งเป็นรูปแบบของแข็งที่น้ำของเหลวใช้เมื่อเย็นลงที่อุณหภูมิต่ำกว่า 0 องศาเซลเซียส (32 องศาฟาเรนไฮต์) น้ำแข็งละลายเนื่องจากคุณสมบัติทางเคมีของน้ำ มีพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลของน้ำแข็งมากกว่าในน้ำ น้ำแข็งเริ่มละลายเมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 0 องศาเซลเซียส และพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลของน้ำแตกตัว

โมเลกุลของน้ำแข็งหรือน้ำประกอบด้วยอะตอมของไฮโดรเจนสองอะตอมที่พันธะโควาเลนต์กับอะตอมออกซิเจนหนึ่งอะตอม อะตอมใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน ทำให้อะตอมออกซิเจนมีประจุไฟฟ้าลบเล็กน้อย ในขณะที่อะตอมของไฮโดรเจนมีค่าเป็นบวกเล็กน้อย ส่งผลให้เกิดโมเลกุลมีขั้ว เนื่องจากขั้วนี้ โมเลกุลของน้ำจึงถูกดึงดูดเข้าหากันและเกิดพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุล

พันธะไฮโดรเจนระหว่างอะตอมของไฮโดรเจนกับออกซิเจนนั้นอ่อนแอกว่าพันธะโควาเลนต์ และพวกมันควบคุมคุณสมบัติทางกายภาพของน้ำและน้ำแข็ง โมเลกุลของน้ำเป็นไฮโดรเจนที่เกาะติดกันอย่างแน่นหนาในน้ำแข็งมากกว่าในน้ำที่เป็นของเหลว แม้ว่าในน้ำแข็ง โมเลกุลจะถูกแยกออกจากกันอย่างกว้างขวางกว่า ทำให้น้ำแข็งมีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ

น้ำแข็งละลายเมื่อพลังงานความร้อนทำให้โมเลกุลเคลื่อนที่เร็วขึ้น ทำลายพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลเพื่อสร้างน้ำของเหลว ในกระบวนการหลอมเหลว โมเลกุลของน้ำดูดซับพลังงานได้จริง นี่คือเหตุผลที่ก้อนน้ำแข็งละลายเร็วขึ้นที่ด้านนอก และคงความเย็นและความแข็งไว้ที่ศูนย์กลางได้นานขึ้น: การหลอมเป็นกระบวนการทำความเย็น เมื่อมีความร้อนมากขึ้น น้ำแข็งก็จะละลายต่อไป และถ้าอุณหภูมิสูงกว่าจุดเดือด ประมาณ 100 องศาเซลเซียส (212 องศาฟาเรนไฮต์) พันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลของน้ำจะแตกตัวจนหมดทำให้เกิดน้ำ ไอ.

การเติมสารแปลกปลอม เช่น เกลือหรืออนุภาคเคมี จะทำให้น้ำแข็งละลายเร็วขึ้น เนื่องจากทำให้เสียสมดุลของกระบวนการหลอมเหลวและจุดเยือกแข็ง ยิ่งมีอนุภาคแปลกปลอมอยู่บนพื้นผิวมากเท่าใด โมเลกุลของน้ำก็จะยิ่งจับได้น้อยลงเท่านั้น ทำให้กระบวนการแช่แข็งช้าลง เกลือใช้ละลายน้ำแข็งบนทางเท้าและริมถนนเพราะมีราคาถูกและเข้าถึงได้ ไม่ใช่เพราะมันมีประสิทธิภาพมากกว่าสารอื่นๆ