Ja apkārtējā temperatūra ap ledus gabalu paaugstinās, paaugstināsies arī ledus temperatūra. Tomēr šī vienmērīgā temperatūras paaugstināšanās apstājas, tiklīdz ledus sasniedz kušanas temperatūru. Šajā brīdī ledus mainās stāvoklī un pārvēršas par šķidru ūdeni, un tā temperatūra nemainīsies, kamēr viss nav izkusis. To varat pārbaudīt ar vienkāršu eksperimentu. Atstājiet tasi ledus gabaliņu karstā automašīnā un uzraugiet temperatūru ar termometru. Jūs atradīsit, ka ledainais ūdens saglabājas sals 32 grādos pēc Fārenheita (0 grādi pēc Celsija), līdz tas viss ir izkusis. Kad tas notiks, jūs pamanīsit ātru temperatūras paaugstināšanos, jo ūdens turpina absorbēt siltumu no automašīnas iekšpuses.
TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)
Sildot ledu, tā temperatūra paaugstinās, bet, tiklīdz ledus sāk kust, temperatūra paliek nemainīga, līdz viss ledus ir izkusis. Tas notiek tāpēc, ka visa siltuma enerģija nonāk ledus kristāla režģa struktūras saišu pārrāvumā.
Fāzes izmaiņas patērē enerģiju
Sildot ledu, atsevišķas molekulas iegūst kinētisko enerģiju, bet, kamēr temperatūra nav sasniegusi kušanas temperatūru, tām nav enerģijas, lai nojauktu saites, kas viņus tur kristāla struktūrā. Viņi savās robežās vibrē ātrāk, kad jūs pievienojat siltumu, un ledus temperatūra paaugstinās. Kritiskā punktā - kušanas temperatūrā - viņi iegūst pietiekami daudz enerģijas, lai atbrīvotos. Kad tas notiek, visu ledum pievienoto siltuma enerģiju absorbē H
2O molekulu mainīgā fāze. Nav nekas cits, kas palielinātu šķidrā stāvoklī esošo molekulu kinētisko enerģiju, līdz visas saites, kas molekulas tur kristāla struktūrā, nav pārtrauktas. Līdz ar to temperatūra paliek nemainīga, līdz viss ledus ir izkusis.Tas pats notiek, kad ūdeni uzkarsē līdz vārīšanās temperatūrai. Ūdens sildīs, līdz temperatūra sasniegs 212 F (100 C), bet tas nekļūs karstāks, kamēr tas viss nav pārvērties par tvaiku. Kamēr vārošā pannā paliek šķidrs ūdens, ūdens temperatūra ir 212 F, neatkarīgi no tā, cik karsta ir liesma zem tā.
Kušanas punktā pastāv līdzsvars
Jums varētu rasties jautājums, kāpēc izkusušais ūdens nekļūs karstāks, kamēr tajā būs ledus. Pirmkārt, šis apgalvojums nav gluži precīzs. Ja jūs uzkarsējat lielu pannu, kas pilna ar ūdeni un kurā ir viens ledus kubs, ūdens, kas atrodas tālu no ledus, būs sāk sildīt, bet ledus klucīša tiešā vidē temperatūra saglabāsies nemainīga. Viens no veidiem, kā saprast, kāpēc tas notiek, ir saprast, ka, kamēr daļa ledus kūst, daļa ūdens ap ledu atkal sasalst. Tas rada līdzsvara stāvokli, kas palīdz uzturēt nemainīgu temperatūru. Kūstot arvien vairāk ledus, kušanas ātrums palielinās, bet temperatūra nepaaugstinās, kamēr viss ledus vairs nebūs.
Pievienojiet vairāk siltuma vai nedaudz spiediena
Ja pievienojat pietiekami daudz siltuma, ir iespējams radīt vairāk vai mazāk lineāru temperatūras paaugstināšanos. Piemēram, ielieciet ledus pannu virs ugunskura un pierakstiet temperatūru. Jūs, iespējams, nepamanīsit lielu kavēšanos kušanas temperatūrā, jo siltuma daudzums ietekmē kušanas ātrumu. Ja jūs pievienojat pietiekami daudz siltuma, ledus var izkust vairāk vai mazāk spontāni.
Ja vārāt ūdeni, pievienojot spiedienu, varat paaugstināt vēl esošā šķidruma temperatūru. Viens veids, kā to izdarīt, ir tvaika ierobežošana slēgtā telpā. To darot, jūs apgrūtināt molekulu fāzes maiņu, un tās paliks šķidrā stāvoklī, kamēr ūdens temperatūra paaugstināsies virs viršanas temperatūras. Šī ir spiediena katlu ideja.