Waarom smelt ijs?

Waarom smelt ijs precies bij 0 graden?

IJs is een kristal. De watermoleculen zitten in een regelmatig zeshoekig patroon dat bij elkaar blijft door waterstofbruggen. Stilstaan doen ze niet, ze trillen op hun plek. Voeg je warmte toe, dan trillen ze harder. Bij 0 °C is dat trillen zo heftig dat het rooster het begeeft, en dan kunnen de moleculen langs elkaar bewegen. Het ijs is water geworden.

Het opvallendste zie je aan een thermometer. Zet je er een in een glas met smeltend ijs, dan blijft hij op 0 °C staan tot het laatste stukje weg is, ook in een warme kamer. Alle warmte die binnenkomt gaat op aan het losmaken van het rooster, dus er blijft niets over om het water op te warmen.

Dat kost veel energie. Volgens de uitleg van ESA heeft een gram ijs van 0 °C 334 joule nodig om te smelten. Met diezelfde energie verwarm je een gram water van 0 °C tot ongeveer 80 °C. Zo kan een ijsblokje je limonade lang koud houden: het slokt warmte op en wordt zelf geen graad warmer.

Ijs smelt al voordat het smelt

Op papier is een ijsblokje onder 0 °C helemaal vast. Aan het oppervlak klopt dat niet, en dat roept een vraag op: waarom smelt ijs daar al onder het vriespunt? In 1859 beschreef Michael Faraday al dat ijs een dun, vloeibaar laagje draagt, ook onder het vriespunt. Hij noemde het premelting. De naam past slecht, want het laagje verschijnt zonder dat het ijs als geheel warmer wordt.

Wat dat laagje precies is, blijft een open vraag. Een studie in Physical Review X van eind 2025 combineerde atoomkrachtmicroscopie met machine learning. De onderzoekers vonden tussen -152 en -93 °C een extra laagje dat nog vast is, maar waarin de watermoleculen hun nette rooster kwijt zijn. Bij hogere temperaturen groeit dat laagje geleidelijk uit tot iets wat op vloeistof lijkt. Een overzichtsartikel van januari 2026 laat zien hoe lang de discussie al loopt: over het moment waarop het laagje begint en over de dikte ervan wordt al meer dan een eeuw gediscussieerd.

Een oudere studie van UC Davis vond zo'n laagje, één molecuul dik, al bij -38 °C. Bij vriezertemperatuur is de buitenkant van je ijsblokje dus al niet meer helemaal kristal.

Het gladde laagje onder je schaats

Dat laagje hangt samen met een klassieker: waarom ijs glad is. Het schoolboekantwoord op de vraag waarom smelt ijs onder een schaats luidde lange tijd: door de druk van het lemmet. Ook de warmte van de wrijving werd genoemd. Alleen heb je voor het drukeffect veel meer druk nodig dan het gewicht van een volwassene, dus die verklaring houdt geen stand.

Natuurkundigen van de UvA kwamen in 2018 uit bij zeer beweeglijke watermoleculen op het oppervlak, die met een rollende beweging het glijden mogelijk maken. Hun uitleg laat ook zien dat de vraag natuurkundigen al ruim 150 jaar bezighoudt.

Waarom smelt ijs met zout niet altijd sneller?

Zout verlaagt het vriespunt van water. Zeewater met het zoutgehalte van de Noordzee, zo'n 35 gram per liter, bevriest daardoor pas bij -1,8 tot -2 °C. De Romeinen gebruikten dat effect al om sorbetijs te maken: ze bevroren water met honing en fruit in smeltend ijsschaafsel met zout, dat kouder werd dan 0 °C.

Uit die kennis volgt de bekende gedachte dat zout ijs sneller laat smelten. In een glas water pakt het anders uit. Leg een ijsblokje in een beker zoet water en een tweede in een beker zout water, en het blokje in het zoute water smelt langzamer. In zoet water ontstaat rond het ijs een circulatie die steeds warm water naar het blokje brengt. In zout water is het smeltwater zoet en daardoor lichter dan de omgeving. Het blijft als laagje om het ijs hangen, er komt geen circulatie op gang en het smelten verloopt trager.

Onderzoekers van de Universiteit Twente zagen hetzelfde bij ijscilinders van dertig centimeter. Volgens hun onderzoek in het Journal of Fluid Mechanics smelt ijs eerst langzamer naarmate er meer zout in het water zit, en pas bij hogere zoutgehaltes gaat het weer sneller. Het smelten is het traagst op het punt waar de stromingen elkaar in evenwicht houden.

Om te zien of dit ook voor echte ijsbergen geldt, zaagden de onderzoekers de afgelopen zomer ijsblokken van twee meter hoog met een kettingzaag tot identieke cilinders. Een kraan hing ze in een met water gevulde silo, waar onderwatercamera's en sensoren vastleggen hoe de vorm verandert en hoe het water stroomt. Klimaatmodellen rekenen op een schaal van kilometers, maar de natuurkunde op een schaal van meters telt volgens het team ook mee. Of twee meter ijs groot genoeg is om de stroming zich volledig te laten ontwikkelen, is nog de vraag. Voor ijsbergen in zout oceaanwater is waarom smelt ijs daar zo snel of zo traag dus nog niet helemaal beantwoord.

Waarom smelt ijs bij gletsjers soms van onderaf?

In West-Antarctica ligt de Thwaites-gletsjer, een Doomsday-gletsjer zo groot als Florida. Onderzoekers van de Universiteit van Californië in Irvine en NASA maakten een nieuw model van de plek waar het ijs de zeebodem raakt. Daar dringt oceaanwater onder de gletsjer door en smelt het ijs van onderaf. De grens tussen vast en drijvend ijs beweegt bovendien mee met het getij.

Het team rekent voor de Mouginot-rug, een onderwaterrug waarop het ijs nu steunt, op 60 procent kans dat het ijs er voor het einde van deze eeuw loskomt. Daarna kan Thwaites zich sneller terugtrekken over de aflopende bodem, richting de volgende rug. Medeauteur Eric Rignot verwacht meer risico voor kustbewoners dan eerder gedacht, al geeft het model nog geen definitief antwoord op de snelheid. Metingen onder het ijs moeten dat verder duidelijk maken. Het artikel van Duurzaam Nieuws over deze studie verscheen op 23 oktober 2026.

Bij Alpengletsjers krijgt de vraag waarom smelt ijs een ander antwoord, want daar speelt de bovenkant de hoofdrol. Een studie van ETH Zürich en de VUB laat zien dat gletsjers reageren op het weer van elke dag en niet op maandgemiddelden. Een hittegolf van enkele dagen kan al enorme hoeveelheden ijs laten smelten. Simulaties met dagelijks weer komen dichter bij de metingen, vooral in extreme smeltjaren zoals 2022 en 2026 in de Alpen en 2024 op Spitsbergen. Meer daarover lees je in dit overzicht.

Ook onder het zee-ijs rond Antarctica beschermde lange tijd een laag koud water het ijs tegen warmer water uit de diepte. Water met grote verschillen in zoutgehalte of temperatuur mengt slecht en vormt lagen, en juist die gelaagdheid hield het diepe warme water tegen. Na stormen in 2015 verdween die bescherming en smolt het ijs in recordtempo, zo stellen onderzoekers van de Universiteit van Göteborg. Zeeolifanten helpen hen bij de metingen. Het is dezelfde eigenschap als in je bekerglas: zoet en zout water blijven niet vanzelf door elkaar lopen.

Zelf onderzoeken met ijs uit de vriezer

De drie proefjes hieronder kosten bijna niets en geven elk een ander stukje antwoord op één vraag: waarom smelt ijs de ene keer sneller dan de andere? Je kunt ze na elkaar doen en vergelijken.

De smeltrace. Je hebt vier gelijke ijsblokjes, vier bordjes, zout, suiker, aluminiumfolie en een stopwatch nodig. Laat één blokje kaal liggen, strooi zout op het tweede, suiker op het derde en wikkel het vierde in folie. Schrijf eerst op welke volgorde je verwacht en meet dan wanneer elk blokje weg is. In een schoolproef van Kijk, dat werkt! smolt het blokje met zout het snelst en dat met folie het langzaamst. Zet er een blokje in een bakje water naast. Water voert warmte beter aan dan lucht, dus dat blokje gaat sneller.

Zoet en zout naast elkaar. Vul twee bekers met evenveel water en los in één beker twee volle eetlepels zout op. Leg in elke beker een ijsblokje en roer niet. Bekijk beide bekers van alle kanten. Dit is het proefje van Wetsus. Een druppel voedingskleurstof in het water van de ijsblokjes, voordat je ze invriest, maakt het smeltwater zichtbaar.

Het ijsblokje aan een touwtje. Leg een dun touwtje op een ijsblokje en strooi er wat zout op. Wacht ongeveer drie minuten en til het blokje aan het touwtje op. Het zoute water bovenop smelt door het lagere vriespunt. Omdat het blokje zo koud is, bevriest het water rond het touwtje meteen weer en zit het vast.

Wil je er een techniekproject van maken, hang dan een waterdichte temperatuursensor aan een Arduino en laat die elke seconde de temperatuur in een glas met smeltend ijs loggen. In de grafiek zie je de lijn lang vlak bij 0 °C blijven. Herhaal het met ijs en een flinke hoeveelheid zout, en kijk of de lijn onder 0 °C zakt. Dat is het principe waarmee de Romeinen hun sorbet maakten.