Om omgivningstemperaturen runt en isbit ökar, ökar isens temperatur också. Dock stannar denna stadiga temperaturökning så snart isen når sin smältpunkt. Vid denna tidpunkt genomgår isen ett tillståndsförändring och blir till flytande vatten, och dess temperatur kommer inte att förändras förrän allt har smält. Du kan testa detta med ett enkelt experiment. Lämna en kopp isbitar i en varm bil och övervaka temperaturen med en termometer. Du kommer att upptäcka att det isiga vattnet förblir i en frostig 32 grader Fahrenheit (0 grader Celsius) tills allt har smält. När det händer märker du en snabb temperaturökning eftersom vattnet fortsätter att absorbera värme från insidan av bilen.
TL; DR (för länge, läste inte)
När du värmer is stiger temperaturen, men så fort isen börjar smälta, håller temperaturen konstant tills all isen har smält. Detta händer därför att all värmeenergi går i brytning av isens kristallgitterstruktur.
Fasförändringar förbrukar energi
När du värmer is, får de enskilda molekylerna kinetisk energi, men tills de temperaturen når smältpunkten, de har inte energi för att bryta de bindningar som håller dem i en kristallstruktur. De vibrerar snabbare inom sina gränser när du lägger till värme, och isens temperatur stiger upp. Vid en kritisk punkt - smältpunkten - de får tillräckligt med energi för att bryta sig fri. När det händer absorberas all värmeenergi som läggs till isen av H 2O-molekyler som byter fas. Det finns inget kvar att öka molekylernas kinetiska energi i flytande tillstånd tills alla bindningar som håller molekylerna i en kristallstruktur har brutits. Följaktligen förblir temperaturen konstant tills all isen har smält. Samma sak händer när du värmer upp vatten till kokpunkten. Vattnet kommer att värma tills temperaturen når 212 F (100 C), men det blir inte varmare tills det alla har vänt sig till ånga. Så länge som flytande vatten förblir i en kokplatta, är vattentemperaturen 212 F, oavsett hur mycket flamman är under den. En jämvikt finns vid smältpunkten Du kanske undrar varför vatten som har smält inte blir varmare så länge som det finns is i det. Först och främst är detta uttalande inte riktigt korrekt. Om du värmer en stor panna full av vatten som innehåller en enda isbit, börjar vattnet långt ifrån isen börja värmas upp, men i iskubens omedelbara miljö kommer temperaturen att förbli konstant. Ett sätt att förstå varför detta händer är att inse att, medan en del av isen smälter, återfrysar något av vattnet runt isen. Detta skapar ett jämviktsläge som hjälper till att hålla temperaturen konstant. När mer och mer is smälter ökar smälthastigheten, men temperaturen går inte upp tills all is är borta. Lägg till mer värme eller lite tryck Det är möjligt att skapa en mer eller mindre linjär temperaturökning om du lägger till tillräckligt med värme. Lägg till exempel en isbit över en brasa och registrera temperaturen. Du kommer nog inte märka mycket av en fördröjning vid smältpunkten, eftersom mängden värme påverkar smälthastigheten. Om du lägger till tillräckligt med värme kan isen smälta mer eller mindre spontant. Om du kokar vatten kan du höja vätskans temperatur fortfarande i pannan genom att lägga på tryck. Ett sätt att göra detta är att begränsa ångan i ett slutet utrymme. Genom att göra det gör det svårare för molekylerna att byta fas, och de kommer att stanna i flytande tillstånd medan vattentemperaturen stiger förbi kokpunkten. Det här är tanken bakom tryckkokare.