Existuje vzorec, podle kterého lze vypočítat za jak dlouho úplně zamrzne voda?

Aby voda zamrzla musíte ji dovést na hranici tuhnutí/tání, to je cca. 0 °C. Aby se tak stalo musí voda odevzdat určité množství energie. K tomu potřebujete znát hmotnost vody, její specifickou tepelnou kapacitu a teplotu (která se ovšem obtížně měří, pokud nepoužijete nějaký rychlý teploměr).

Vzorec je tedy Q = mcdT, kde m je hmotnost, c specifická tepelná kapacita a dT je rozdíl teplot, který v případě snižování teploty bude záporný a tedy i hodnota energie bude záporná, což je dobře, protože voda energii odevzdává. Pro přeměnu kapalné vody na led je ovšem nutné, aby kapalina odevzdala energii, která se nazývá skupenské teplo tání (v případě tuhnutí ovšem záporné záporné).
L = -(m*l), kde malé l je specifické skupenské teplo tání a m je hmotnost látky.

Tedy W = Q + L = mcdT – m*l, za předpokladu, že počítáte tuhnutí.

Čili nyní víte, že musíte vědět počáteční stav látky. Hmotnost, teplota, tlak (zde předpokládajte normální atmosferický). Nyní stačí vědět výkon chladícího tělesa zdroje, který tuto energii bude odsávat nebo pro případ pozvolné tepelné výměny mezi okolím a vlastním prostředím v nádobě najít součinitel tepelné vodivosti a spočíst výkon podle vzorce.

W = lambdaSdT/d, kde lambda je součinitel tepelné vodivost, S je obsah plochy nádoby (uzavřené pro zjednodušení), dT je rozdíl teplot venku (kde je záporná Celsiova teplota pro daný příklad) a uvnitř a d je tloušťka materiálu nádoby.

ono ještě záleží na tlaku vzduchu,vzdušné vlhkosti,.. Vzorec by možná šel odvodit, ale byla by potřeba vyšší matematika,