Ako se temperatura okoline oko komadića leda poveća, porast će i temperatura leda. Međutim, ovaj stalni porast temperature prestaje čim led dosegne točku topljenja. U ovom trenutku led se mijenja i pretvara u tekuću vodu, a temperatura mu se neće mijenjati dok se sav ne otopi. To možete testirati jednostavnim eksperimentom. Ostavite šalicu kockica leda u vrućem automobilu i kontrolirajte temperaturu termometrom. Otkriti ćete da se ledena voda zadržava na ledenih 32 stupnja Fahrenheita (0 Celzijevih stupnjeva) dok se sva ne otopi. Kad se to dogodi, primijetit ćete brzi porast temperature dok voda nastavlja upijati toplinu iz unutrašnjosti automobila.
TL; DR (predugo; Nisam pročitao)
Kad zagrijete led, temperatura mu raste, ali čim se led počne topiti, temperatura ostaje konstantna dok se sav led ne otopi. To se događa jer sva toplinska energija odlazi u razbijanje veza kristalne rešetkaste strukture leda.
Fazne promjene troše energiju
Kada zagrijavate led, pojedinačne molekule dobivaju kinetičku energiju, ali dok temperatura ne dosegne točku topljenja, nemaju energije za razbijanje veza koje ih drže u kristalnoj strukturi. Vibriraju brže unutar svojih granica dok dodajete toplinu, a temperatura leda raste. U kritičnoj točki - talištu - stječu dovoljno energije da se oslobode. Kad se to dogodi, svu toplinsku energiju dodanu ledu apsorbira H
2O molekule koje mijenjaju fazu. Ne preostaje ništa za povećanje kinetičke energije molekula u tekućem stanju dok sve veze koje molekule drže u kristalnoj strukturi ne budu prekinute. Posljedično, temperatura ostaje konstantna dok se sav led ne otopi.Ista se stvar događa kada vodu zagrijavate do točke vrenja. Voda će se zagrijavati dok temperatura ne dosegne 100 C (100 F), ali neće postati vruća dok se sve ne pretvori u paru. Sve dok tekuća voda ostaje u kipućoj posudi, temperatura vode je 212 F, bez obzira koliko je plamen ispod nje vruć.
Ravnoteža postoji na točki topljenja
Možda se pitate zašto se voda koja se otopila neće zagrijati sve dok u njoj ima leda. Prije svega, ta izjava nije sasvim točna. Ako zagrijete veliku posudu punu vode koja sadrži jednu kocku leda, voda daleko od leda hoće početi zagrijavati, ali u neposrednom okruženju kocke leda temperatura će ostati konstantna. Jedan od načina da shvatimo zašto se to događa jest shvatiti da se, dok se dio leda topi, dio vode oko leda ponovno smrzava. To stvara stanje ravnoteže koje pomaže u održavanju konstantne temperature. Kako se sve više i više leda topi, brzina topljenja raste, ali temperatura ne raste dok sav led ne nestane.
Dodajte više topline ili neki pritisak
Moguće je stvoriti više-manje linearni porast temperature ako dodate dovoljno topline. Na primjer, stavite posudu s ledom preko krijesa i zabilježite temperaturu. Vjerojatno nećete primijetiti veliko zaostajanje na točki topljenja, jer količina topline utječe na brzinu topljenja. Ako dodate dovoljno topline, led se može topiti više ili manje spontano.
Ako kipute vodu, možete povisiti temperaturu tekućine koja se još nalazi u tavi dodavanjem tlaka. Jedan od načina za to je zadržavanje pare u zatvorenom prostoru. Na taj način otežavate molekuli promjenu faze i one će ostati u tekućem stanju dok temperatura vode poraste iznad točke vrenja. To je ideja koja stoji iza lonaca pod pritiskom.