Що змушує розплавити кубик льоду?

Зміст

• Хімічна структура льоду
• Різниця між водою та льодом
• Плавлення
• Інші фактори

Лід - це тверда форма, яку рідка вода приймає при охолодженні її нижче 0 градусів Цельсія (32 градуси за Фаренгейтом). Лід тане завдяки хімічним властивостям води. Між молекулами льоду є більше водневих зв’язків, ніж у воді. Лід починає танути, коли його температура перевищує 0 градусів Цельсія, і водневі зв’язки між молекулами води розриваються.

Хімічна структура льоду

Молекула льоду або води складається з двох атомів водню, ковалентно пов'язаних з одним атомом кисню. Атоми ділять електрони, внаслідок чого атом кисню несе злегка негативний електричний заряд, тоді як атоми водню є дещо позитивними, внаслідок чого утворюється полярна молекула. Через цю полярність молекули води притягуються одна до одної і утворюють водневі зв’язки між молекулами.

Різниця між водою та льодом

Водневі зв’язки між атомами водню та кисню слабкіші за ковалентні зв’язки, і вони контролюють фізичні властивості води та льоду. Молекули води водневі зв'язуються сильніше одна з одною в льоду, ніж у рідкій воді, хоча в льоду молекули більш широко відокремлені, внаслідок чого лід стає менш щільним, ніж вода.

Плавлення

Fotolia.com "> ••• Зображення кубика льоду від Шелдона Гарднера від Fotolia.com

Лід тане, коли теплова енергія змушує молекули рухатися швидше, розриваючи водневі зв’язки між молекулами, утворюючи рідку воду. У процесі плавлення молекули води фактично поглинають енергію. Ось чому кубик льоду тане зовні швидше і довше зберігає свою холодність і твердість у центрі: плавлення - це процес охолодження. Коли більше тепла вводиться, лід продовжує танути, і якщо температура перевищить температуру кипіння, приблизно 100 градусів Цельсія (212 градуси Фаренгейта), більше водневих зв’язків між молекулами води повністю розірветься, створюючи водяну пару.

Інші фактори

Додавання сторонніх речовин, таких як солі або хімічні частинки, швидше тане лід, оскільки вони порушують рівновагу процесів плавлення та замерзання. Чим більше сторонніх частинок на його поверхні, тим менше молекул води лід може захоплювати, уповільнюючи процес заморожування. Сіль використовується для розплавлення льоду на тротуарах і на дорогах, тому що вона дешева і доступна, а не тому, що вона більш ефективна, ніж інші речовини.