Hvis den omgivende temperatur omkring et is stiger, øges temperaturen på isen også. Denne stadige temperaturstigning stopper imidlertid, så snart isen når sit smeltepunkt. På dette tidspunkt gennemgår isen en tilstandsændring og bliver til flydende vand, og dens temperatur ændres ikke, før det hele er smeltet. Du kan teste dette med et simpelt eksperiment. Efterlad en kop isterninger i en varm bil, og overvåg temperaturen med et termometer. Du finder ud af, at det iskolde vand forbliver ved frostige 32 grader Fahrenheit (0 grader Celsius), indtil det hele er smeltet. Når det sker, vil du bemærke en hurtig temperaturstigning, da vandet fortsætter med at absorbere varme indefra i bilen.
TL; DR (for lang; Har ikke læst)
Når du varmer is, stiger temperaturen, men så snart isen begynder at smelte, forbliver temperaturen konstant, indtil al isen er smeltet. Dette sker, fordi al varmeenergien går i at bryde båndene til isens krystalgitterstruktur.
Faseændringer forbruger energi
Når du varmer is, får de enkelte molekyler kinetisk energi, men indtil temperaturen når smeltepunktet, har de ikke energi til at bryde de bindinger, der holder dem i en krystalstruktur. De vibrerer hurtigere inden for deres rammer, når du tilføjer varme, og isens temperatur stiger. På et kritisk punkt - smeltepunktet - tilegner de sig nok energi til at bryde fri. Når det sker, absorberes al den varmeenergi, der tilføjes til isen, af H
2O-molekyler, der skifter fase. Der er intet tilbage for at øge molekylernes kinetiske energi i flydende tilstand, indtil alle de bindinger, der holder molekylerne i en krystalstruktur, er blevet brudt. Derfor forbliver temperaturen konstant, indtil al isen er smeltet.Det samme sker, når du opvarmer vand til kogepunktet. Vandet opvarmes, indtil temperaturen når 212 F (100 C), men det bliver ikke varmere, før det hele er blevet damp. Så længe flydende vand forbliver i en kogepande, er temperaturen på vandet 212 ° F, uanset hvor varm flammen under den er.
Der findes en ligevægt ved smeltepunktet
Du undrer dig måske over, hvorfor vand, der er smeltet, ikke bliver varmere, så længe der er is i det. Først og fremmest er denne erklæring ikke helt nøjagtig. Hvis du opvarmer en stor gryde fuld af vand, der indeholder en enkelt isterning, vil vandet langt fra isen gøre det begynder at varme op, men i isterningens umiddelbare omgivelser forbliver temperaturen konstant. En måde at forstå, hvorfor dette sker, er at indse, at mens noget af isen smelter, fryser noget af vandet omkring isen igen. Dette skaber en ligevægtstilstand, der hjælper med at opretholde temperaturen konstant. Efterhånden som mere og mere is smelter, øges smeltehastigheden, men temperaturen stiger ikke, før al isen er væk.
Tilføj mere varme eller lidt tryk
Det er muligt at skabe en mere eller mindre lineær temperaturstigning, hvis du tilføjer nok varme. Sæt for eksempel en ispande over et bål og registrer temperaturen. Du vil sandsynligvis ikke mærke meget af et forsinkelse ved smeltepunktet, fordi mængden af varme påvirker smeltehastigheden. Hvis du tilføjer nok varme, kan isen smelte mere eller mindre spontant.
Hvis du koger vand, kan du hæve temperaturen på væsken, der stadig er i gryden, ved at tilføje tryk. En måde at gøre dette på er at begrænse dampen i et lukket rum. Ved at gøre det gør du det vanskeligere for molekyler at skifte fase, og de forbliver i flydende tilstand, mens vandtemperaturen stiger forbi kogepunktet. Dette er ideen bag trykkogere.