Jei prireiktų laiko stebėti, kaip tirpsta ledo gabaliukai, gali būti sunku pasakyti, ar jie greičiau tirpsta vandenyje ar ore, tačiau jei vanduo ir oras yra tas pats temperatūra, ledas viename tirpsta greičiau nei kitame.
Kodėl ledas tirpsta skirtingais oro ir vandens tempais
Darant prielaidą, kad oro ir vandens temperatūra yra ta pati, ledas paprastai greičiau tirpsta vandenyje. Taip yra todėl, kad vandenyje esančios molekulės yra sandariau supakuotos nei ore esančios molekulės, todėl daugiau kontaktų su ledu ir didesnis šilumos perdavimas. Padidėjęs aktyvus paviršiaus plotas, kai ledas yra skystyje, priešingai, kai jį supa dujos. Vanduo pasižymi didesne šilumos talpa nei oras, o tai reiškia, kad svarbios ir skirtingos abiejų medžiagų cheminės sudėtys.
Sudėtingi veiksniai
Ledo tirpimą apsunkina keli dalykai. Iš pradžių ledo, tirpstančio ore ir ledo, paviršiaus plotas tirpsta vandenyje yra tas pats, bet kai oras tirpsta, susidaro plonas vandens sluoksnis. Šis sluoksnis sugeria dalį šilumos iš oro ir turi silpną izoliacinį poveikį likusiam ledui.
Kai ištirpstate ledo kubelį vandens puodelyje, jis bus veikiamas tiek oro, tiek vandens. Ledo kubo dalis vandenyje ištirpsta greičiau nei ore esantis ledas, tačiau tirpstant ledo kubeliui jis krinta toliau. Jei palaikytumėte ledą, kad jis nenugrimztų, galėtumėte pamatyti, kad ledo dalis vandenyje ištirptų greičiau nei dalis ore.
Įtakos gali turėti ir kiti veiksniai: Jei oras pučia per ledo kubelį, padidėjusi cirkuliacija ledui gali ištirpti greičiau ore nei vandenyje. Jei oro ir vandens temperatūra skiriasi, ledas gali greičiau ištirpti terpėje, kurios temperatūra aukštesnė.
Ledo tirpinimo eksperimentas
Geriausias būdas atsakyti į mokslinį klausimą yra pats atlikti eksperimentą, kuris gali duoti stebinančių rezultatų. Pavyzdžiui, karštas vanduo kartais gali užšalti greičiau nei šaltas vanduo. Norėdami atlikti savo ledo tirpinimo eksperimentą, atlikite šiuos veiksmus:
- Užšaldykite du ledo kubelius. Įsitikinkite, kad kubeliai yra vienodo dydžio ir formos bei pagaminti iš to paties vandens šaltinio. Vandens dydis, forma ir grynumas lemia tai, kaip greitai tirpsta ledas, todėl nenorite apsunkinti šių kintamųjų eksperimento.
- Užpildykite indą vandens ir leiskite jam pasiekti kambario temperatūrą. Ar manote, kad indo dydis (vandens tūris) turės įtakos jūsų eksperimentui?
- Vieną ledo kubelį įdėkite į vandenį, kitą - į kambario temperatūros paviršių. Pažiūrėkite, kuris ledo kubas tirpsta pirmiausia.
Paviršius, ant kurio dedate ledo kubą, taip pat turės įtakos rezultatams. Jei būtų mikrogravitacija, pavyzdžiui, kosminėje stotyje, galbūt galėtumėte gauti geresnius duomenis, nes ledo kubas plūduriuoja ore.