Ahoj Roumene,

opět děkuji za dotaz do naší poradny, i teď tě pochválím za přemýšlení nad našim okolím a aplikací fyziky. Navíc máš téměř ve všem pravdu, tak skoro nemám nač odpovídat. Ale pro naše čtenáře odpověď přeci jen trochu rozvedu.

Pokud dodáváme/odebíráme tělesu teplo, mohou nastat 2 jevy – oteplování/ochlazování a změna skupenství. U krystalických látek se děje vždy jen 1 jev – buď se mění teplota, nebo skupenství, u amorfních látek mohou probíhat oba jevy najednou (např. vosk taje, ale přitom se i ohřívá).

Teplo, které dodáme tělesu na změnu skupenství nazýváme (překvapivě) skupenské teplo. Konkrétně skupenské teplo tání je teplo, které musíme dodat látce o teplotě tání, aby celá roztála. Pokud chceme, aby změna skupenství šla „obráceným směrem“, odebereme kapalině o teplotě tání skupenské teplo tuhnutí a následně se z ní stane pevná látka, ale stále bude mít stejnou teplotu. Hodnotově jsou skupenská tepla tání a tuhnutí stejná, jen se liší tím, že první teplo dodáváme a druhé odebíráme, což je matematicky vyjádřeno znaménkem + u prvního a – u druhého skupenského tepla.

Protože žádná forma energie se nemůže nikam ztratit, přijme skupenské teplo tuhnutí, odebrané kapalině její okolí. Na podobném principu, fungují ledničky, jen nedochází k tání/tuhnutí, ale vypařování/kondenzaci. Uvnitř ledničky odevzdávají uskladněné potraviny teplo chladícímu médiu, které se začne vypařovat, ale vně lednice vypařené médium odevzdává teplo okolí, aby mohlo opět zkapalnět. Proto je v ledničce zima, ale za ledničkou teplo.

Proč tedy není u zmrzlého rybníka teplo? Určitě to není tím, že by hodnota skupenského tepla tání/tuhnutí byla malá – vůbec ne, při ztuhnutí 1 kg ledu odevzdá voda do okolí 334 kJ! Taková energie by ohřála litr vody o 80 °C. Problém je jinde – teplý vzduch, který je nad ledem bude stoupat vzhůru, protože má menší hustotu, než studený vzduch. Nad rybníkem (ale výše, ne u hladiny) bude vyšší teplota a toho využívají ptáci a v zimě často krouží právě nad velkými zmrzlými plochami. Teplejší vzduch nad rybníkem také nepozorujeme proto, že samotné tuhnutí ledu není nijak rychlé, takže uvedených 334 kJ se do vzduchu nad rybníkem uvolňuje relativně pomalu. A proto na sobě necítíme žádné znatelné proudění vzduchu, když na rybníku jsme.

Jevů, které souvisejí se skupenstvím je ještě mnoho, jevů souvisejících s fyzikou ještě mnohem více. Možná se u některého z nich zase sejdeme.