Czy kostki lodu topnieją szybciej w wodzie lub powietrzu?

Jeśli poświęciłeś czas, aby zobaczyć, jak kostki lodu topnieją, może być trudno stwierdzić, czy stopiły się one szybciej w wodzie czy w powietrzu, jednak jeśli woda i powietrze są takie same temperaturalód topi się szybciej w jednym niż w drugim.

Zakładając, że powietrze i woda mają tę samą temperaturę, lód zwykle topi się szybciej w wodzie. Wynika to z faktu, że cząsteczki w wodzie są ściślej upakowane niż cząsteczki w powietrzu, co umożliwia większy kontakt z lodem i większą szybkość wymiany ciepła. Zwiększona powierzchnia czynna jest, gdy lód jest w cieczy, w przeciwieństwie do tego, gdy jest otoczony gazem. Woda ma wyższą pojemność cieplną niż powietrze, co oznacza, że ​​różne składy chemiczne tych dwóch materiałów również mają znaczenie.

Topienie lodu jest skomplikowane przez kilka rzeczy. Początkowo powierzchnia lodu topniejącego w powietrzu i lodzie topić się w wodzie jest taki sam, ale gdy lód topi się w powietrzu, powstaje cienka warstwa wody. Ta warstwa pochłania część ciepła z powietrza i ma niewielki wpływ izolacyjny na pozostały lód.

Gdy stopisz kostkę lodu w szklance wody, będzie ona wystawiona zarówno na działanie powietrza, jak i wody. Część kostki lodu w wodzie topi się szybciej niż lód w powietrzu, ale gdy kostka lodu topi się, zapada się głębiej. Jeśli podpierasz lód, aby zapobiec jego zatonięciu, zobaczysz, że część lodu w wodzie stopiłaby się szybciej niż część w powietrzu.

W grę mogą również wchodzić inne czynniki: jeśli powietrze wieje przez kostkę lodu, zwiększona cyrkulacja może pozwolić, aby lód stopił się szybciej w powietrzu niż w wodzie. Jeśli powietrze i woda mają różne temperatury, lód może stopić się szybciej w medium o wyższej temperaturze.

Najlepszym sposobem na odpowiedź na pytanie naukowe jest przeprowadzenie własnego eksperymentu, który może przynieść zaskakujące wyniki. Na przykład, gorąca woda może czasami zamarzać szybciej niż zimna woda. Aby przeprowadzić własny eksperyment topienia lodu, wykonaj następujące kroki:

1. Zamroź dwie kostki lodu. Upewnij się, że kostki mają ten sam rozmiar i kształt i są wykonane z tego samego źródła wody. Rozmiar, kształt i czystość wody wpływają na szybkość topnienia lodu, więc nie chcesz komplikować eksperymentu tymi zmiennymi.
2. Napełnij pojemnik z wodą i poczekaj, aż osiągnie temperaturę pokojową. Czy uważasz, że rozmiar pojemnika (objętość wody) wpłynie na twój eksperyment?
3. Umieść jedną kostkę lodu w wodzie, a drugą na powierzchni o temperaturze pokojowej. Zobacz, która kostka lodu topi się pierwsza.

Powierzchnia, na której umieścisz kostkę lodu, również wpłynie na wyniki. Gdybyś był w mikrograwitacji - jak na stacji kosmicznej - być może będziesz w stanie uzyskać lepsze dane, ponieważ kostka lodu unosi się w powietrzu.