Se a temperatura ambiente ao redor de um pedaço de gelo aumentar, a temperatura do gelo também aumentará. No entanto, esse aumento constante na temperatura para assim que o gelo atinge seu ponto de derretimento. Nesse ponto, o gelo passa por uma mudança de estado e se transforma em água líquida, e sua temperatura não mudará até que tudo derreta. Você pode testar isso com um experimento simples. Deixe uma xícara de cubos de gelo em um carro quente e monitore a temperatura com um termômetro. Você descobrirá que a água gelada permanece a 0 graus Celsius (32 graus Fahrenheit) até que tudo derreta. Quando isso acontecer, você notará um rápido aumento de temperatura à medida que a água continua a absorver o calor de dentro do carro.
TL; DR (muito longo; Não li)
Quando você aquece o gelo, sua temperatura aumenta, mas assim que o gelo começa a derreter, a temperatura permanece constante até que todo o gelo derreta. Isso acontece porque toda a energia térmica é usada para quebrar as ligações da estrutura da rede cristalina do gelo.
Mudanças de fase consomem energia
Quando você aquece o gelo, as moléculas individuais ganham energia cinética, mas até que a temperatura alcance o ponto de fusão, elas não têm energia para quebrar as ligações que as mantêm em uma estrutura cristalina. Eles vibram mais rapidamente dentro de seus limites conforme você adiciona calor e a temperatura do gelo sobe. Em um ponto crítico - o ponto de fusão - eles adquirem energia suficiente para se libertar. Quando isso acontece, toda a energia térmica adicionada ao gelo é absorvida por H2O moléculas mudando de fase. Não há mais nada para aumentar a energia cinética das moléculas no estado líquido até que todas as ligações que prendem as moléculas em uma estrutura cristalina sejam quebradas. Conseqüentemente, a temperatura permanece constante até que todo o gelo derreta.
A mesma coisa acontece quando você aquece a água até o ponto de ebulição. A água vai aquecer até que a temperatura alcance 212 F (100 C), mas não ficará mais quente até que tudo se transforme em vapor. Enquanto a água líquida permanecer em uma panela fervente, a temperatura da água é 212 F, não importa o quão quente esteja a chama embaixo dela.
Um equilíbrio existe no ponto de fusão
Você pode se perguntar por que a água que derreteu não fica mais quente enquanto houver gelo nela. Em primeiro lugar, essa afirmação não é muito precisa. Se você aquecer uma panela grande cheia de água que contenha um único cubo de gelo, a água longe do gelo começam a aquecer, mas no ambiente imediato do cubo de gelo, a temperatura permanecerá constante. Uma maneira de entender por que isso acontece é perceber que, enquanto parte do gelo está derretendo, parte da água ao redor do gelo está congelando novamente. Isso cria um estado de equilíbrio que ajuda a manter a temperatura constante. À medida que mais e mais gelo derrete, a taxa de derretimento aumenta, mas a temperatura não sobe até que todo o gelo desapareça.
Adicione mais calor ou alguma pressão
É possível criar um aumento de temperatura mais ou menos linear se você adicionar calor suficiente. Por exemplo, coloque uma panela de gelo sobre uma fogueira e registre a temperatura. Você provavelmente não notará muito atraso no ponto de fusão, porque a quantidade de calor afeta a taxa de fusão. Se você adicionar calor suficiente, o gelo pode derreter mais ou menos espontaneamente.
Se você estiver fervendo água, pode aumentar a temperatura do líquido ainda na panela, adicionando pressão. Uma maneira de fazer isso é confinar o vapor em um espaço fechado. Ao fazer isso, você torna mais difícil a mudança de fase das moléculas e elas permanecerão no estado líquido enquanto a temperatura da água sobe além do ponto de ebulição. Essa é a ideia por trás das panelas de pressão.