Di Amanda Hoff • Aggiornato il 24 marzo 2022
Hai mai versato un bicchiere di acqua calda su un blocco di ghiaccio per poi vederlo dissolversi lentamente? Questa osservazione quotidiana nasconde un principio fisico fondamentale:il calore scorre da una sostanza più calda a una più fredda finché le temperature non si equalizzano. In questa breve guida spiegheremo perché l'acqua può sciogliere il ghiaccio, le condizioni che lo consentono e quando semplicemente non funziona.
La fusione è un cambiamento di fase endotermico che richiede l'assorbimento di energia termica. Il calore proviene dalla materia circostante che è a temperatura più elevata. Quando la temperatura di un solido raggiunge il punto di fusione, il calore assorbito lo trasforma in liquido. Sostanze diverse hanno punti di fusione diversi; per il ghiaccio è 0°C (32°F).
L'acqua scioglierà il ghiaccio ogni volta che sarà più calda del ghiaccio. Il calore si trasferisce dall’acqua più calda al ghiaccio più freddo, aumentando la temperatura del ghiaccio a 0°C e convertendolo in liquido. In pratica, questo funziona ogni volta che la quantità di acqua calda è sufficiente a fornire energia termica sufficiente per il calore latente di fusione del ghiaccio.
Ad esempio, alcuni cubetti di ghiaccio in una tazza di acqua a 30°C si sciolgono rapidamente perché la capacità termica dell’acqua supera facilmente la richiesta di calore del ghiaccio. Al contrario, un secchiello di ghiaccio a –10°C versato in acqua tiepida di rubinetto potrebbe non sciogliersi affatto; la temperatura dell'acqua scende fino al punto di fusione del ghiaccio ma rimane al di sotto di esso.
Il trasferimento di calore è governato dal gradiente di temperatura. Se il gradiente è troppo piccolo o la massa di ghiaccio troppo grande, il calore disponibile abbasserà solo la temperatura dell’acqua, non aumenterà quella del ghiaccio abbastanza da raggiungere 0°C. In questi casi, il ghiaccio persiste finché una fonte di calore esterna (luce solare, un riscaldatore o un fluido più caldo) fornisce ulteriore energia.
Qualsiasi materiale, solido, liquido o gassoso, a una temperatura superiore a 0°C può sciogliere il ghiaccio trasferendo calore. Ecco perché possiamo sciogliere il ghiaccio con olio caldo, metallo riscaldato o persino con i raggi del sole. Il requisito comune è una differenza di temperatura che guida il flusso di calore.
Comprendere questi principi ti aiuta a prevedere e controllare il congelamento e lo scioglimento nelle situazioni quotidiane, dalla guida invernale alla preparazione della cucina.
