Kui ümbritseva keskkonna temperatuur jäätüki ümber tõuseb, tõuseb ka jää temperatuur. See ühtlane temperatuuri tõus peatub aga kohe, kui jää jõuab sulamistemperatuurini. Sel hetkel toimub jää oleku muutus ja see muutub vedelaks veeks ning selle temperatuur ei muutu enne, kui kõik on sulanud. Seda saate testida lihtsa katsega. Jätke tass jääkuubikuid kuumasse autosse ja jälgige temperatuuri termomeetriga. Leiate, et jäine vesi püsib pakasel 32 kraadi Fahrenheiti (0 kraadi Celsiuse järgi), kuni see kõik on sulanud. Kui see juhtub, märkate kiiret temperatuuri tõusu, kui vesi jätkab auto seestpoolt soojuse imendumist.
TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)
Jää kuumutamisel tõuseb selle temperatuur, kuid niipea kui jää hakkab sulama, püsib temperatuur ühtlane, kuni kogu jää on sulanud. See juhtub seetõttu, et kogu soojusenergia läheb jää kristallvõre struktuuri sidemete purustamiseks.
Faasimuutused tarbivad energiat
Jää kuumutamisel saavad üksikud molekulid kineetilise energia, kuid kuni temperatuur pole jõudnud sulamistemperatuurini, pole neil energiat kristallstruktuuris hoidvate sidemete purustamiseks. Soojuse lisamisel vibreerivad nad oma piirides kiiremini ja jää temperatuur tõuseb. Kriitilises punktis - sulamistemperatuur - omandavad nad vabanemiseks piisavalt energiat. Kui see juhtub, neelab kogu jääle lisatud soojusenergia H
2O molekuli faas muutub. Vedelas olekus olevate molekulide kineetilist energiat ei saa enam suurendada, kuni kõik molekulid kristallstruktuuris hoidvad sidemed on purunenud. Järelikult püsib temperatuur muutumatuna seni, kuni kogu jää on sulanud.Sama juhtub ka siis, kui kuumutate vett keemiseni. Vesi kuumeneb, kuni temperatuur jõuab 100 ° C-ni, kuid see ei muutu kuumaks enne, kui see kõik on auruks muutunud. Niikaua kui vedel vesi jääb keeva pannini, on vee temperatuur 212 F, hoolimata sellest, kui kuum leek selle all on.
Sulamispunktis on tasakaal
Võiksite mõelda, miks sulanud vesi ei kuumene seni, kuni selles on jääd. Esiteks pole see väide päris täpne. Kui kuumutate suurt pannitäit vett, mis sisaldab ühte jääkuubikut, siis jääst kaugel olev vesi seda teeb hakkavad soojenema, kuid jääkuubiku vahetus keskkonnas püsib temperatuur püsiv. Üks võimalus mõista, miks see juhtub, on teadvustada, et samal ajal kui osa jääst sulab, külmub osa jää ümber olevast veest uuesti. See loob tasakaalu seisundi, mis aitab hoida temperatuuri konstantsena. Kui üha rohkem jääd sulab, suureneb sulamise kiirus, kuid temperatuur ei tõuse enne, kui kogu jää on kadunud.
Lisage rohkem soojust või survet
Piisava soojuse lisamisel on võimalik luua enam-vähem lineaarne temperatuuri tõus. Näiteks pange jääpann lõkke kohale ja registreerige temperatuur. Tõenäoliselt ei märka sulamispunktis palju viivitust, sest soojushulk mõjutab sulamise kiirust. Kui lisate piisavalt soojust, võib jää sulada enam-vähem spontaanselt.
Kui keedate vett, saate rõhu lisamisega tõsta pannil veel oleva vedeliku temperatuuri. Üks võimalus selleks on auru piiramine kinnises ruumis. Nii toimides muudate molekulide faasi vahetamise keerulisemaks ja nad jäävad vedelas olekus, kui vee temperatuur tõuseb üle keemistemperatuuri. See on survekatete idee.