Pokud jste si vzali čas sledovat tání ledových kostek, mohlo by být obtížné zjistit, zda se ve vodě nebo vzduchu tají rychleji, pokud jsou voda a vzduch stejné teplota, led taje rychleji v jednom než ve druhém.
Proč se led taje při různých rychlostech ve vzduchu a vodě
Za předpokladu, že vzduch i voda mají stejnou teplotu, se led ve vodě obvykle rychleji taje. Je to proto, že molekuly ve vodě jsou pevněji zabaleny než molekuly ve vzduchu, což umožňuje větší kontakt s ledem a vyšší rychlost přenosu tepla. Zvýšená aktivní plocha povrchu, když je led v kapalině, na rozdíl od toho, když je obklopen plynem. Voda má vyšší tepelnou kapacitu než vzduch, což znamená, že také různé chemické složení obou materiálů záleží.
Komplikující faktory
Tání ledu komplikuje několik věcí. Zpočátku se povrchová plocha ledu tala ve vzduchu a ledu tání ve vodě je stejný, ale jak se led rozpustí ve vzduchu, vzniká tenká vrstva vody. Tato vrstva absorbuje část tepla ze vzduchu a má mírný izolační účinek na zbývající led.
Když roztavíte kostku ledu v šálku vody, je vystavena vzduchu i vodě. Část kostky ledu ve vodě taje rychleji než led ve vzduchu, ale jak se kostka ledu taje, klesá dále dolů. Pokud jste led podporovali, aby se zabránilo jeho potopení, mohli byste vidět, jak se část ledu ve vodě topí rychleji než část ve vzduchu.
Hraje se také další faktory: Pokud vzduch fouká přes kostku ledu, může zvýšená cirkulace umožnit, aby se led roztál rychleji než ve vodě. Pokud jsou teplota vzduchu a vody odlišné, může se led rychleji roztavit v médiu s vyšší teplotou.
Experiment na tání ledu
Nejlepší způsob, jak odpovědět na vědeckou otázku, je provedení vlastního experimentu, který může přinést překvapivé výsledky. Například, horká voda může někdy zamrznout rychleji než studená voda. Chcete-li provést vlastní experiment tání ledu, postupujte takto:
- Zmrazte dvě kostky ledu. Zajistěte, aby kostky měly stejnou velikost a tvar a byly vyrobeny ze stejného zdroje vody. Velikost, tvar a čistota vody ovlivňují rychlost tání ledu, takže experiment s těmito proměnnými nechcete komplikovat.
- Naplňte nádobu s vodou a dejte jí čas na dosažení pokojové teploty. Myslíte si, že velikost nádoby (objem vody) ovlivní váš experiment?
- Umístěte jednu kostku ledu do vody a druhou na povrch pokojové teploty. Podívejte se, která kostka ledu se nejdříve roztaví.
Výsledky ovlivní také povrch, na který umístíte kostku ledu. Pokud jste byli v mikrogravitaci - jako na vesmírné stanici - mohli byste získat lepší data, protože kostka ledu by se vznášela ve vzduchu.