Если температура окружающей среды вокруг куска льда увеличивается, температура льда также повышается. Однако это постоянное повышение температуры прекращается, как только лед достигает точки плавления. В этот момент лед претерпевает изменение состояния и превращается в жидкую воду, и его температура не изменится, пока он не растает полностью. Вы можете проверить это простым экспериментом. Оставьте чашку с кубиками льда в горячей машине и следите за температурой с помощью градусника. Вы обнаружите, что ледяная вода остается при температуре 32 градуса по Фаренгейту (0 градусов по Цельсию), пока вся она не растает. Когда это произойдет, вы заметите быстрое повышение температуры, поскольку вода продолжает поглощать тепло изнутри автомобиля.
TL; DR (слишком длинный; Не читал)
Когда вы нагреваете лед, его температура повышается, но как только лед начинает таять, температура остается постоянной, пока не растает весь лед. Это происходит потому, что вся тепловая энергия расходуется на разрыв связей кристаллической решетки льда.
Фазовые изменения потребляют энергию
Когда вы нагреваете лед, отдельные молекулы получают кинетическую энергию, но до тех пор, пока температура не достигнет точки плавления, у них нет энергии, чтобы разорвать связи, удерживающие их в кристаллической структуре. Они вибрируют быстрее в пределах своих границ, когда вы добавляете тепла, и температура льда повышается. В критической точке - температуре плавления - они получают достаточно энергии, чтобы вырваться на свободу. Когда это происходит, вся тепловая энергия, добавляемая ко льду, поглощается H2Молекулы O меняют фазу. Больше нечего увеличивать кинетическую энергию молекул в жидком состоянии до тех пор, пока все связи, удерживающие молекулы в кристаллической структуре, не будут разорваны. Следовательно, температура остается постоянной, пока весь лед не растает.
То же самое происходит, когда вы нагреваете воду до точки кипения. Вода будет нагреваться до тех пор, пока температура не достигнет 212 F (100 C), но не станет горячее, пока не превратится в пар. Пока жидкая вода остается в кастрюле с кипящей водой, температура воды составляет 212 F, независимо от того, насколько горячее пламя под ней.
Равновесие существует в точке плавления
Вы можете задаться вопросом, почему растаявшая вода не нагревается, пока в ней есть лед. Во-первых, это утверждение не совсем точное. Если вы нагреете большую кастрюлю, полную воды, содержащую один кубик льда, вода вдали от льда будет начнут нагреваться, но в непосредственной близости от кубика льда температура останется постоянной. Один из способов понять, почему это происходит, - это понять, что, пока часть льда тает, часть воды вокруг льда снова замерзает. Это создает состояние равновесия, которое помогает поддерживать постоянную температуру. По мере того, как тает все больше и больше льда, скорость таяния увеличивается, но температура не повышается, пока весь лед не исчезнет.
Добавьте больше тепла или немного давления
Если добавить достаточно тепла, можно добиться более или менее линейного повышения температуры. Например, поставьте кастрюлю со льдом на костер и запишите температуру. Вы, вероятно, не заметите большой задержки в температуре плавления, потому что количество тепла влияет на скорость плавления. Если добавить достаточно тепла, лед может растаять более или менее самопроизвольно.
Если вы кипятите воду, вы можете повысить температуру жидкости, которая все еще находится в кастрюле, добавив давления. Один из способов сделать это - удержать пар в замкнутом пространстве. Таким образом, молекулам будет сложнее изменить фазу, и они будут оставаться в жидком состоянии, пока температура воды не поднимется выше точки кипения. Это идея скороварок.