氷の周囲の温度が上がると、氷の温度も上がります。 ただし、この着実な温度上昇は、氷が融点に達するとすぐに停止します。 この時点で、氷は状態が変化して液体の水に変わり、すべてが溶けるまで温度は変化しません。 簡単な実験でこれをテストできます。 熱い車の中に角氷を置き、温度計で温度を監視します。 氷の水は、すべてが溶けるまで華氏32度(摂氏0度)の凍ったままであることがわかります。 それが起こるとき、水が車の内部から熱を吸収し続けるので、あなたは急速な温度上昇に気付くでしょう。
TL; DR(長すぎる; 読んでいない)
氷を加熱すると温度が上がりますが、氷が溶け始めるとすぐに、すべての氷が溶けるまで温度は一定に保たれます。 これは、すべての熱エネルギーが氷の結晶格子構造の結合を破壊するために発生します。
相変化はエネルギーを消費します
氷を加熱すると、個々の分子は運動エネルギーを獲得しますが、温度が融点に達するまで、それらを結晶構造に保持している結合を切断するエネルギーはありません。 あなたが熱を加えると、彼らは彼らの範囲内でより速く振動し、氷の温度が上がります。 臨界点(融点)で、それらは自由になるのに十分なエネルギーを獲得します。 それが起こるとき、氷に加えられたすべての熱エネルギーはHによって吸収されます2相変化するO分子。 結晶構造で分子を保持しているすべての結合が切断されるまで、液体状態の分子の運動エネルギーを増加させるものは何も残っていません。 その結果、すべての氷が溶けるまで温度は一定に保たれます。
水を沸点まで加熱しても同じことが起こります。 水は温度が212F(100 C)に達するまで加熱されますが、すべてが蒸気に変わるまで熱くなりません。 沸騰した鍋に液体の水が残っている限り、その下の炎がどんなに熱くても、水の温度は華氏212度です。
融点に平衡が存在する
溶けた水は、氷が入っている限り、なぜ熱くならないのか不思議に思うかもしれません。 まず第一に、そのステートメントは完全に正確ではありません。 角氷が1つ入った大きな鍋を水で満たすと、氷から遠く離れた水が 熱くなり始めますが、角氷のすぐ近くの環境では、温度は一定のままです。 これが発生する理由を理解する1つの方法は、氷の一部が溶けている間に、氷の周りの水の一部が再凍結していることを理解することです。 これにより、温度を一定に保つのに役立つ平衡状態が作成されます。 氷が溶けるほど、溶ける速度は速くなりますが、氷がすべてなくなるまで温度は上がりません。
さらに熱または圧力を加える
十分な熱を加えると、多かれ少なかれ線形の温度上昇を引き起こす可能性があります。 たとえば、焚き火の上に氷の鍋を置き、温度を記録します。 熱量が融解速度に影響を与えるため、融点での遅れはあまり気付かないでしょう。 十分な熱を加えると、氷は多かれ少なかれ自然に溶ける可能性があります。
お湯を沸かしている場合は、圧力を加えることで、鍋に残っている液体の温度を上げることができます。 これを行う1つの方法は、密閉された空間に蒸気を閉じ込めることです。 そうすることで、分子の相変化がより困難になり、水温が沸点を超えて上昇している間、分子は液体状態のままになります。 これが圧力鍋の背後にある考え方です。