Kui võtaksite aega, et vaadata jääkuubikute sulamist, võib olla raske öelda, kas need sulasid vees või õhus kiiremini, kui vesi ja õhk on samal kohal temperatuur, jää sulab ühes kiiremini kui teises.
Miks jää sulab erineva kiirusega õhus ja vees
Eeldusel, et õhk ja vesi on mõlemad ühesuguse temperatuuriga, sulab jää vees tavaliselt kiiremini. Selle põhjuseks on asjaolu, et vees olevad molekulid on tihedamalt pakitud kui õhus olevad molekulid, võimaldades rohkem kontakti jääga ja suuremat soojusülekande kiirust. Seal on suurenenud aktiivne pind, kui jää on vedelikus, mitte gaasi ümbritseva pinna korral. Vesi on suurema soojusmahtuvusega kui õhk, mis tähendab, et ka kahe materjali erinevad keemilised koostised on olulised.
Keerulised tegurid
Jää sulamine on mitmest küljest keeruline. Algselt sulades jää ja õhu käes jää jääpind vees sulamine on sama, kuid jää sulades õhus moodustub õhuke veekiht. See kiht neelab osa õhust soojust ja avaldab järelejäänud jääle kerget isoleerivat mõju.
Kui sulatate jääkuubi tassis vees, puutub see kokku nii õhu kui veega. Vee jääkuubi osa sulab kiiremini kui õhus olev jääkuubik, kuid jääkuubi sulades vajub see veelgi allapoole. Kui toetaksite jääd selle vajumise vältimiseks, näeksite, et jää osa vees sulaks kiiremini kui osa õhus.
Mängida võivad ka muud tegurid: kui õhk puhub üle jääkuubi, võib suurenenud ringlus võimaldada jääl sulada õhus kiiremini kui vees. Kui õhk ja vesi on erinevad temperatuurid, võib jää sulada kõrgema temperatuuriga keskkonnas kiiremini.
Jää sulamise eksperiment
Parim viis teaduslikule küsimusele vastamiseks on teha oma katse, mis võib anda üllatavaid tulemusi. Näiteks, kuum vesi võib mõnikord külmuda kiiremini. Enda jää sulamiskatse läbiviimiseks toimige järgmiselt.
- Külmutage kaks jääkuubikut. Veenduge, et kuubikud oleksid sama suuruse ja kujuga ning valmistatud samast veeallikast. Vee suurus, kuju ja puhtus mõjutavad seda, kui kiiresti jää sulab, nii et te ei taha eksperimenti nende muutujatega keeruliseks muuta.
- Täitke anum vett ja laske sellel toatemperatuurini jõuda. Kas arvate, et mahuti suurus (vee maht) mõjutab teie katset?
- Asetage üks jääkuubik vette ja teine toatemperatuuril pinnale. Vaadake, milline jääkuubik sulab kõigepealt.
Pind, millele jääkuubi asetate, mõjutab ka tulemusi. Kui asuksite mikrogravitatsioonis - näiteks kosmosejaamas - võiksite saada paremaid andmeid, kuna jääkuubik hõljub õhus.