Ľad je spoločný názov pre zmrznutú vodu. Iné kvapaliny, ako napríklad čpavok, metán alebo mlieko, by sa po zamrznutí mohli nazývať ľadom, ale namiesto jednoduchého názvu "ľad" sa im hovorí napríklad "mliečny ľad". Kvapalná voda sa pri veľkej zime mení na pevný ľad. Bod tuhnutia je 0 °C (32 °F alebo 273,15 kelvinov). Bod tuhnutia však závisí od tlaku a prítomnosti rozpusených látok (napríklad soľ znižuje teplotu tuhnutia).

Ľad sa bežne vyrába v domácej chladničke alebo mrazničke. Ak sa voda vloží do mrazničky a nechá sa tam nejaký čas, voda sa veľmi ochladí a zmrzne, čím sa vytvorí ľad. Vodu možno umiestniť do medenej (alebo inej kovovej) nádoby, aby rýchlejšie zmrzla na ľad. Kovy sú dobrými vodičmi tepla, takže voda môže zamrznúť rýchlejšie ako v plastovej nádobe na ľad. Rýchlosť tuhnutia ovplyvňujú aj počiatočná teplota vody, veľkosť nádobky, prúdenie vzduchu v mrazničke a prítomnosť nečistôt alebo vzduchových bublín.

Vlastnosti ľadu

  • Štruktúra: Bežný prírodný ľad má kryštálovú hexagonálnu štruktúru (tzv. ľad Ih), v ktorej sú molekuly vody viazané vodíkovými väzbami.
  • Hustota: Ľad má nižšiu hustotu ako kvapalná voda (približne 0,917 g/cm³ pri 0 °C), preto ľad pláva na vode. Pri zamrznutí voda mierne zväčší svoj objem (asi o 9 %).
  • Teplotná energia: Tuhnutie vody uvoľňuje tvorenú latentnú teplotu tavenia — pre vodu ide približne o 334 kJ/kg (energie potrebnej na roztopenie 1 kg ľadu pri 0 °C).
  • Optické vlastnosti: Číry ľad bez bublín a nečistôt je priesvitný; ľad pôsobí bielo, ak obsahuje drobné vzduchové bubliny alebo kryštáliky rozptyľujú svetlo.
  • Mechanické vlastnosti: Ľad je krehký a relatívne mäkký (tvrdosť porovnateľná s 1–2 v Mohsovej stupnici). Pri vyššom zaťažení a nízkych teplotách sa chová krehkejšie.
  • Vodivosti: Tepelná vodivosť ľadu je vyššia než u vzduchu, ale nižšia než u kovov; elektricky je ľad pri bežných podmienkach dobrým izolantom, ak neobsahuje rozpusené soli.

Vznik a typy ľadu

  • Prírodné formy: snehové vločky, námraza, námrazové krytiny, ľadovce, morské kry, štrukturálny ľad v jazerách a riekach, rampouchy (cencúle).
  • Tvorba kryštálov: Snehové vločky vznikajú kondenzáciou pary a rastom ľadových kryštálov vo vzduchu; ich tvar závisí od teploty a vlhkosti.
  • Supercooling a nukleácia: Čistá voda môže zostať tekutá pod 0 °C (superchladenie) až kým nie je prítomné jadro kryštalizácie (nečistota alebo rušivý impulz), ktoré spustí rýchlé zamrznutie.
  • Ovlivnenie solí a tlaku: Rozpustené látky ako chlórid sodný (soľ) znižujú bod tuhnutia; zvyšujúci sa tlak mierne znižuje teplotu tavenia (tlaková závislosť, Clapeyronov vzťah), čo je dôležité pri jazde po ľade či pohybe ľadovcov.

Použitie a význam

  • Praktické použitie: chladenie potravín a nápojov, výroba ľadu do domácností a priemyslu, použitie v medicíne (lokálne chladenie), zimné športy (ľadové štadióny, korčuľovanie) a výstavba ľadových dráh či ciest v extrémnych podmienkach.
  • Ekologický a klimatický význam: Ľad a sneh ovplyvňujú albedo (odrazenie slnečného žiarenia) a sú dôležité pre reguláciu lokálneho i globálneho podnebia. Ľadovce a permafrost ukladajú vodu a uhlík, ich topenie má dopad na hladinu mora a ekosystémy.
  • Chovanie a riziká: Ľad môže byť nebezpečný — poľadovica a šmykľavé povrchy vedú k úrazom, tenký ľad na vodných plochách môže prasknúť a spôsobiť utopenie; extrémny chlad môže viesť k omrzlinám.

Poznámka: Popísané hodnoty (napríklad hustota, latentné teplo alebo teploty) sú približné a môžu sa mierne líšiť v závislosti od čistoty vody, tlaku a ďalších podmienok.