Якщо температура навколишнього середовища навколо шматка льоду зросте, температура льоду також зросте. Однак це стійке підвищення температури припиняється, як тільки лід досягає точки плавлення. У цей момент лід зазнає змін стану і перетворюється на рідку воду, і його температура не зміниться, поки весь він не розтане. Ви можете перевірити це за допомогою простого експерименту. Залиште чашку кубиків льоду в гарячій машині і стежте за температурою за допомогою термометра. Ви побачите, що крижана вода залишається на морозному 32 градуси за Фаренгейтом (0 градусів Цельсія), поки вся вона не розтане. Коли це станеться, ви помітите швидке підвищення температури, оскільки вода продовжує поглинати тепло зсередини автомобіля.
TL; ДР (занадто довгий; Не читав)
Коли ви нагріваєте лід, його температура підвищується, але як тільки лід починає танути, температура залишається постійною, поки весь лід не розтане. Це відбувається тому, що вся теплова енергія йде на розрив зв’язків кристалічної решітчастої структури льоду.
Фазові зміни споживають енергію
Коли ви нагріваєте лід, окремі молекули отримують кінетичну енергію, але поки температура не досягає точки плавлення, вони не мають енергії, щоб розірвати зв’язки, які утримують їх у кристалічній структурі. Вони швидше вібрують у своїх межах, коли ви додаєте тепло, і температура льоду зростає. У критичній точці - температурі плавлення - вони набувають достатньо енергії, щоб звільнитися. Коли це трапляється, вся теплова енергія, що додається до льоду, поглинається Н2O молекули, що змінюють фазу. Нічого не залишається для збільшення кінетичної енергії молекул у рідкому стані, поки не будуть розірвані всі зв’язки, що утримують молекули в кристалічній структурі. Отже, температура залишається постійною, поки весь лід не розтане.
Те саме відбувається, коли ви нагріваєте воду до температури кипіння. Вода буде нагріватися, поки температура не досягне 100 ° C, але вона не стане гарячою, поки вона не перетвориться на пару. Поки рідина води залишається в киплячій каструлі, температура води становить 212 F, незалежно від того, наскільки гаряче полум’я під нею.
Рівновага існує в точці плавлення
Ви можете здивуватися, чому тала вода не стає гарячішою, поки в ній є лід. Перш за все, це твердження не зовсім точне. Якщо ви нагрієте велику каструлю, повну води, яка містить один кубик льоду, вода далеко від льоду буде починають нагріватися, але в безпосередньому оточенні кубика льоду температура буде залишатися постійною. Одним із способів зрозуміти, чому це відбувається, є усвідомлення того, що, поки частина льоду тане, частина води навколо льоду знову замерзає. Це створює стан рівноваги, який допомагає підтримувати температуру постійною. У міру того, як все більше і більше тане льоду, швидкість танення зростає, але температура не підвищується, поки весь лід не зникне.
Додайте більше тепла або певного тиску
Можна додати більш-менш лінійне підвищення температури, якщо ви додасте достатньо тепла. Наприклад, поставте каструлю з льодом над багаттям і зафіксуйте температуру. Ви, мабуть, не помітите великого відставання при температурі плавлення, оскільки кількість тепла впливає на швидкість плавлення. Якщо додати достатньо тепла, лід може розтанути більш-менш спонтанно.
Якщо ви кипите воду, ви можете підвищити температуру рідини, яка ще знаходиться в каструлі, додавши тиск. Один із способів зробити це - утримувати пару у закритому просторі. Роблячи це, ви ускладнюєте зміну фази для молекул, і вони залишаться в рідкому стані, поки температура води піднімається вище температури кипіння. Це ідея, що стоїть за скороварками.
