ทำไมน้ำละลายน้ำแข็ง?

ขณะที่คุณนั่งข้างนอกในวันที่อากาศร้อน คุณจะได้ชมน้ำแข็งในแก้วน้ำค่อยๆ ละลาย ต่อมาคุณเทน้ำแข็งจากเครื่องทำความเย็นลงในอ่างล้างจานแล้วเปิดน้ำเพื่อละลายน้ำแข็ง คุณไม่สามารถใช้เคล็ดลับนั้นได้ตลอดเวลา ตัวอย่างเช่น ในวันที่อากาศหนาวในฤดูหนาว คุณไม่สามารถเทน้ำหนึ่งแก้วลงบนกระจกหน้ารถที่ปกคลุมด้วยน้ำแข็งได้ ที่จะไม่ละลายน้ำแข็ง น้ำละลายน้ำแข็ง แต่ภายใต้เงื่อนไขบางประการเท่านั้น

การหลอมละลายตามคำนิยามคือกระบวนการเปลี่ยนสารจากเฟสของแข็งเป็นเฟสของเหลว กระบวนการหลอมละลายเป็นกระบวนการดูดความร้อน ซึ่งหมายความว่าจะต้องดูดซับพลังงานความร้อนจึงจะเกิดขึ้น พลังงานความร้อนนี้มาจากสภาพแวดล้อมที่มีพลังงานมากกว่าและมีอุณหภูมิสูงกว่าสารที่จะหลอมละลาย ถ่ายเทพลังงานความร้อนผ่านความแตกต่างของอุณหภูมิเท่านั้น ซึ่งจะทำให้เกิดหนึ่ง สารที่จะละลาย (หรืออย่างน้อยอุณหภูมิเพิ่มขึ้น) ในขณะที่อุณหภูมิโดยรอบลดลง อุณหภูมิหลอมเหลว (เรียกว่าจุดหลอมเหลว) จะแตกต่างกันไปตามสารต่างๆ

พวกเราส่วนใหญ่คุ้นเคยกับจุดหลอมเหลวของน้ำแข็ง: 0 องศาเซลเซียสหรือ 32 องศาฟาเรนไฮต์ หากอุณหภูมิของน้ำแข็งต่ำกว่าตัวเลขนี้ น้ำแข็งจะคงที่ ถ้าอุณหภูมิของน้ำแข็งเพิ่มขึ้นเหนือตัวเลขนี้ น้ำแข็งจะเปลี่ยนเป็นน้ำของเหลว ถ้าน้ำแข็งสัมผัสกับน้ำ เรารู้ว่าน้ำแข็งต้องต่ำกว่า 0 องศาเซลเซียส และน้ำต้องสูงกว่า 0 องศาเซลเซียส เนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิจะเกิดการถ่ายเทความร้อน ผลที่ได้คืออุณหภูมิของน้ำจะลดลงและน้ำแข็งจะเพิ่มอุณหภูมิ

ขึ้นอยู่กับปริมาณน้ำแข็งที่คุณเริ่ม อุณหภูมิเริ่มต้นของน้ำแข็ง ปริมาณน้ำที่ใช้ และอุณหภูมิเริ่มต้นของน้ำ หากคุณใส่น้ำแข็งสองสามก้อนลงในน้ำอุ่นสักแก้ว คุณก็ควรรู้ผลลัพธ์อยู่แล้ว: น้ำเย็นจะเย็นลงและน้ำแข็งจะละลาย ในกรณีนี้ มีน้ำเพียงพอที่อุณหภูมิเริ่มต้นสูงพอที่จะไม่เพียงแค่เพิ่มอุณหภูมิของก้อนน้ำแข็งเท่านั้น แต่ยังละลายด้วย

ตอนนี้ควรทำให้รู้สึกว่าการเติมน้ำบางครั้งอาจละลายน้ำแข็งไม่ได้ แม้ว่าน้ำจะอยู่ที่อุณหภูมิสูงกว่าน้ำแข็ง ถ้ามีน้ำแข็งมากกว่าน้ำมาก หรือถ้าอุณหภูมิของ น้ำแข็งจะต่ำมากในการเริ่มต้น จากนั้นพลังงานความร้อนไม่เพียงพอจะถูกถ่ายเทเพื่อเพิ่มอุณหภูมิของน้ำแข็งและละลายมัน เกินไป.

น้ำละลายน้ำแข็งเพราะมันมีอุณหภูมิสูงกว่าน้ำแข็ง ดังนั้นพลังงานความร้อนจึงถูกถ่ายเทจากน้ำไปยังน้ำแข็ง เนื่องจากหลักการทางวิทยาศาสตร์ในที่ทำงานนี้เป็นแนวคิดของการถ่ายเทความร้อน จึงไม่จำเป็นต้องใช้น้ำในการละลายน้ำแข็ง สารใดๆ (ของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ) ที่อุณหภูมิสูงกว่าน้ำแข็ง จะสามารถถ่ายเทพลังงานความร้อนให้ละลายน้ำแข็งได้