Vai ledus gabaliņi ātrāk kūst ūdenī vai gaisā?

Ja veltījāt laiku, lai noskatītos, kā ledus gabali izkūst, varētu būt grūti pateikt, vai tie ātrāk kūst ūdenī vai gaisā, tomēr, ja ūdens un gaiss ir vienādi temperatūra, ledus vienā kūst ātrāk nekā otrā.

Pieņemot, ka gaisa un ūdens temperatūra ir vienāda, ledus ūdenī parasti kūst ātrāk. Tas notiek tāpēc, ka ūdenī esošās molekulas ir blīvāk iesaiņotas nekā gaisā esošās molekulas, ļaujot vairāk kontaktēties ar ledu un panākt lielāku siltuma pārnesi. Ir palielināts aktīvās virsmas laukums, kad ledus ir šķidrumā, pretstatā tam, kad to ieskauj gāze. Ūdenim ir augstāka siltuma jauda nekā gaisam, kas nozīmē, ka ir svarīgi arī abu materiālu atšķirīgie ķīmiskie sastāvi.

Ledus kušanu sarežģī vairākas lietas. Sākumā ledus virsmas laukums, kas kūst gaisā un ledus kušana ūdenī ir tas pats, bet, kad ledus kūst gaisā, rodas plāns ūdens slānis. Šis slānis absorbē daļu siltuma no gaisa un tam ir neliela izolācijas ietekme uz atlikušo ledu.

Kad ūdens kausā izkausē ledus gabaliņu, tas tiek pakļauts gan gaisam, gan ūdenim. Ledus kuba daļa ūdenī kūst ātrāk nekā ledus gaisā, bet, kūstot ledus kubam, tas nogrimst vēl zemāk. Ja jūs atbalstītu ledu, lai novērstu tā nogrimšanu, jūs varētu redzēt, ka ledus daļa ūdenī izkusīs ātrāk nekā tā daļa gaisā.

Var tikt ņemti vērā arī citi faktori: Ja gaiss pūš pāri ledus kubam, palielināta cirkulācija var ļaut ledam ātrāk izkausēt gaisā nekā ūdenī. Ja gaisa un ūdens temperatūra atšķiras, ledus vidē ar augstāku temperatūru var ātrāk izkausēt.

Labākais veids, kā atbildēt uz zinātnisku jautājumu, ir pats veikt eksperimentu, kas var dot pārsteidzošus rezultātus. Piemēram, karsts ūdens dažreiz var sasalst ātrāk nekā auksts ūdens. Lai veiktu savu ledus kausēšanas eksperimentu, rīkojieties šādi:

1. Iesaldējiet divus ledus gabaliņus. Pārliecinieties, ka klucīši ir vienāda izmēra un formas un izgatavoti no tā paša ūdens avota. Ūdens lielums, forma un tīrība ietekmē to, cik ātri ledus kūst, tāpēc jūs nevēlaties sarežģīt eksperimentu ar šiem mainīgajiem.
2. Piepildiet trauku ar ūdeni un dodiet tam laiku, lai tas sasniegtu istabas temperatūru. Vai jūs domājat, ka tvertnes lielums (ūdens tilpums) ietekmēs jūsu eksperimentu?
3. Ievietojiet vienu ledus gabaliņu ūdenī, bet otru - uz istabas temperatūras virsmas. Skatiet, kurš ledus kubs kūst pirmais.

Virsma, uz kuras jūs novietojat ledus gabalu, arī ietekmēs rezultātus. Ja jūs atrastos mikrogravitācijā - piemēram, kosmosa stacijā -, iespējams, jūs varētu iegūt labākus datus, jo ledus kubs peldētu gaisā.