إذا كنت تأخذ الوقت الكافي لمشاهدة ذوبان مكعبات الثلج ، فقد يكون من الصعب معرفة ما إذا كانت ذابت أسرع في الماء أو الهواء ، ومع ذلك ، إذا كان الماء والهواء في نفس الوقت درجة الحرارةيذوب الجليد بسرعة أكبر من الآخر.
لماذا يذوب الجليد بمعدلات مختلفة في الهواء والماء
على افتراض أن الهواء والماء متساويان في درجة الحرارة ، يذوب الجليد عادة بسرعة أكبر في الماء. وذلك لأن الجزيئات الموجودة في الماء تكون معبأة بإحكام أكثر من الجزيئات الموجودة في الهواء ، مما يسمح بمزيد من التلامس مع الجليد وزيادة معدل نقل الحرارة. هناك مساحة سطح نشطة متزايدة عندما يكون الثلج في سائل بدلاً من كونه محاطًا بغاز. الماء لديه قدرة حرارية أعلى من الهواء ، مما يعني أن التركيبات الكيميائية المختلفة للمواد اثنين مهمة أيضًا.
العوامل المعقدة
ذوبان الجليد معقد من قبل عدة أشياء. في البداية ، مساحة سطح ذوبان الجليد في الهواء والجليد ذوبان في الماء هو نفسه ، ولكن مع ذوبان الجليد في الهواء ، ينتج طبقة رقيقة من الماء. تمتص هذه الطبقة بعض الحرارة من الهواء ولها تأثير عازل بسيط على الجليد المتبقي.
عندما تذوب مكعبات ثلج في كوب من الماء ، فإنها تتعرض للهواء والماء. يذوب جزء المكعب الجليدي في الماء أسرع من ذوبان الجليد في الهواء ، لكن مع ذوبان مكعب الثلج ، فإنه يغرق أكثر. إذا كنت تدعم الجليد لمنعه من الغرق ، فقد ترى أن جزءًا من الجليد في الماء سوف يذوب بسرعة أكبر من الجزء الموجود في الهواء.
هناك عوامل أخرى يمكن أن تلعب دورها أيضًا: إذا كان الهواء ينفخ عبر مكعب الجليد ، فقد تسمح الدورة الدموية المتزايدة للذوبان بالثلج في الهواء أسرع من الماء. إذا كان الهواء والماء مختلفان في درجات الحرارة ، فقد يذوب الجليد بسرعة أكبر في الوسط مع ارتفاع درجة الحرارة.
تجربة ذوبان الجليد
أفضل طريقة للإجابة على سؤال علمي هي إجراء تجربتك الخاصة ، والتي يمكن أن تسفر عن نتائج مفاجئة. فمثلا، يمكن الماء الساخن في بعض الأحيان تجميد أسرع من الماء البارد. لإجراء تجربة ذوبان الجليد الخاصة بك ، اتبع الخطوات التالية:
- تجميد اثنين من مكعبات الثلج. تأكد من أن المكعبات لها نفس الحجم والشكل ومصنوعة من نفس مصدر المياه. يؤثر حجم وشكل ونقاء الماء على سرعة ذوبان الجليد ، لذلك لا ترغب في تعقيد التجربة باستخدام هذه المتغيرات.
- املأ وعاء الماء وامنحه الوقت للوصول إلى درجة حرارة الغرفة. هل تعتقد أن حجم الحاوية (حجم الماء) سيؤثر على تجربتك؟
- ضع مكعب ثلج في الماء والآخر على سطح بدرجة حرارة الغرفة. معرفة أي مكعبات الجليد يذوب أولاً.
سيؤثر السطح الذي تضع عليه مكعب الثلج أيضًا على النتائج. إذا كنت في حالة الجاذبية الصغرى - كما هو الحال في محطة فضائية - فقد تتمكن من الحصول على بيانات أفضل لأن مكعب الثلج سوف يطفو في الهواء.