Wanneer u ijs aan heet water toevoegt, smelt het water door een deel van de warmte van het water. De resterende warmte verwarmt het ijskoude water maar koelt het warme water in het proces. U kunt de eindtemperatuur van het mengsel berekenen als u weet met hoeveel heet water u bent begonnen, evenals de temperatuur en hoeveel ijs u hebt toegevoegd. Twee fysieke eigenschappen - de specifieke warmte en de smeltwarmte - bepalen precies hoe het ijs smelt en het water afkoelt.

Specifieke hitte-afstraling

De specifieke warmte van een stof meet hoeveel energie het nodig heeft om de temperatuur te verhogen. Als u bijvoorbeeld 1 calorieën warmte aan 1 gram water toevoegt, wordt het verwarmd met 1 graad Celsius (1,8 graden Fahrenheit). Het tegenovergestelde is waar als water afkoelt; een gram water dat 1 graad Celsius daalt verliest 1 calorieën warmte-energie. Andere stoffen hebben verschillende specifieke opwarmingen. Het kost bijvoorbeeld slechts 0,03 calorieën om een ​​gram lood te verwarmen met 1 graad Celsius.

Heat of Fusion

Een bak water verliest 1 calorie voor elke graad Celsius die afkoelt. Wanneer het echter nul graden Celsius (32 graden Fahrenheit) bereikt, verandert de situatie - water wordt ijs. Dit proces omvat veel meer warmte-energie - 79,7 calorieën per gram - en de temperatuur van het water-ijsmengsel verandert niet totdat alles vast bevriest. Wanneer een substantie door deze fase gaat, wordt de energie de smeltwarmte genoemd. Watermoleculen verliezen extra energie als ze samenklonteren tot een vaste stof. Zodra het ijs is gevormd, verandert het de temperatuur op basis van zijn eigen specifieke warmte - 0,49 calorieën per graad Celsius.

Energie Verandering

Om precies te bepalen hoe de energie verandert wanneer u ijs aan heet water toevoegt , je hebt de massa van het ijs en water nodig, evenals de temperatuur van het water. Vanwege de specifieke warmtewaarde heeft één liter heet water bij 75 graden Celsius 75.000 calorieën meer energie dan dezelfde hoeveelheid water bij 0 graden Celsius (32 graden Fahrenheit). Het toevoegen van 100 gram ijs aan het water vergt 7.970 calorieën om het te smelten; de beschikbare energie wordt 67.030 calorieën. Als het eenmaal water is, kost de 100 gram 1 calorie per graad van de resterende warmte in het warme water, maar de warmte is niet "verloren" - het is gewoon in het koude water terechtgekomen.

Temperatuurverandering

Als het hete water 7.970 calorieën verliest om het ijs te smelten, koelt het water af van 75 tot 67 graden Celsius (153 graden Fahrenheit). Het warme water verliest warmte, terwijl het koude water van het gesmolten ijs warmte krijgt. In dit voorbeeld wordt slechts 100 gram ijs toegevoegd aan 1000 gram water. Daarom verliest het warme water een kleine hoeveelheid temperatuur, terwijl het koude water met een groter aantal graden opwarmt. Verdelen 67.030 beschikbare calorieën met 1.100 totale gram water geeft een eindtemperatuur van ongeveer 61 graden Celsius (142 graden Fahrenheit). Het warme water verliest een totaal van 14 graden Celsius (57 graden Fahrenheit) en het koude water wint 61 graden Celsius. Merk op dat de resultaten afhangen van hoeveel ijs en warm water u aan het begin hebt. Als je een ton ijs toevoegt aan 1000 gram water, zal het hete water niet genoeg warmte hebben om al het ijs te smelten.