Швидкість, з якою кубик льоду тане, як правило, залежить від того, скільки енергії або тепла подається на куб. Однак інші фактори впливають на швидкість танення льоду. Мінерали у воді до заморожування можуть впливати на атомну та молекулярну швидкість плавлення. Дві основні сполуки, які вплинуть на це - це цукор і сіль.
Експеримент із заморожування
Типовий експеримент, щоб побачити, як цукор і сіль працюють в кубику льоду, включає заморожування води, що містить ці два. Створюючи рівні виміри солі та цукру, додайте сполуки в деякі форми для льоду. Налийте однакову кількість води в кожен тримач для кубиків і змішуйте цукор або сіль як можна краще. Крім того, переконайтеся, що у вас є контроль в експерименті, маючи піддон для льоду, де в кожній кишені куба лише вода. Поставте лотки для льоду в морозильну камеру і зачекайте, поки всі лотки замерзнуть. Вийміть кожен набір кубиків льоду (цукор, сіль і звичайну воду) і починайте вимірювати швидкість, з якою кожен кубик льоду тане.
Пояснення хімії
За словами учнів шкільного округу Селах у штаті Вашингтон, експерименти з кубиками льоду, що містять сіль і цукор, повинні показувати, що кубики з цукром і сіллю тануть швидше, ніж кубики лише з нормальним вмістом води. Насправді кубики льоду, що містять цукор, повинні танути швидше, ніж кубики з сіллю. Причиною є поглинання тепла. Сіль або цукор у кубику льоду поглинають навколишню теплову енергію швидше, ніж заморожена вода. Оскільки сіль і цукор так швидко поглинають цю теплову енергію, молекули води рухаються швидше, що призводить до швидшої швидкості плавлення. Це частина причини, чому міста використовують сіль для танення льоду: сіль швидше поглинає теплову енергію і тим самим прискорює танення.
Кубики льоду у воді
Інший експеримент передбачає взяття кубиків льоду та поміщення їх у три різні склянки води. В одній чашці води повинна бути нормальна водопровідна вода. Однак наступні чашки повинні містити цукор та сіль відповідно. Помістіть кубики у всі три чашки та визначте, скільки часу потрібно, щоб вони розтанули. На відміну від попереднього експерименту, кубик льоду в звичайній воді повинен танути швидше, ніж кубики льоду в цукровій або солоній воді. Це пов’язано з тим, що солона і цукрова води щільніші за звичайну. Щільність цієї води заважає кубику льоду ефективно танути, оскільки будь-яка вода, яка тане, залишається на вершині. За умови звичайної води куб плавиться, а вода, що виділяється, ефективніше розбавляється в навколишній рідині.
Струнний експеримент
Поширений експеримент з кубиками льоду вимагає використання шматка струни з сіллю. Покладіть один кінець нитки на кубик льоду і посипте крихітну кількість солі. Сіль розтопить верхній шар куба, але оскільки він все ще відносно холодний, зріджена вода замерзне. Результатом буде те, що кубик льоду реформується навколо струни, дозволяючи людині тягнути струну і перетягувати куб уздовж. Цікаво, що цукор не такий ефективний, оскільки цукор занадто швидко розтопить кубик льоду, щоб лід знову замерз.