Hvad sker der med isens temperatur, når den smelter?

Hvis omgivelsestemperaturen omkring et is stiger, stiger isens temperatur også. Denne konstante stigning i temperaturen stopper imidlertid, så snart isen når sit smeltepunkt. På dette tidspunkt gennemgår isen en tilstandsændring og omdannes til flydende vand, og dens temperatur ændres ikke, før det hele er smeltet. Du kan teste dette med et simpelt eksperiment. Efterlad en kop isterninger i en varm bil og overvåg temperaturen med et termometer. Du vil opdage, at det iskolde vand forbliver på en frostig 32 grader Fahrenheit (0 grader Celsius), indtil det hele er smeltet. Når det sker, vil du bemærke en hurtig temperaturstigning, da vandet fortsætter med at absorbere varme fra indersiden af bilen.

TL; DR (for lang; læste ikke)

Når du varmer is, stiger dens temperatur, men så snart isen begynder at smelte, forbliver temperaturen konstant, indtil al isen er smeltet. Dette sker, fordi al varmeenergien går i at bryde bindingerne i isens krystalgitterstruktur.
Faseændringer Forbruger energi

Når du varmer is, får de enkelte molekyler kinetisk energi, men indtil temperaturen når smeltepunkt, har de ikke energi til at bryde de bindinger, der holder dem i en krystalstruktur. De vibrerer hurtigere inden for deres rammer, når du tilføjer varme, og temperaturen på isen stiger. På et kritisk punkt - smeltepunktet - får de nok energi til at bryde fri. Når det sker, absorberes al den varmeenergi, der tilføjes isen, af H _{2O-molekyler, der skifter fase. Der er intet tilbage til at øge den kinetiske energi af molekylerne i flydende tilstand, indtil alle bindinger, der holder molekylerne i en krystalstruktur, er blevet brudt. Følgelig forbliver temperaturen konstant, indtil al isen er smeltet.}

Det samme sker, når du varmer vand til kogepunktet. Vandet opvarmes, indtil temperaturen når 100 ° C, men det bliver ikke varmere, før det hele er vendt til damp. Så længe flydende vand forbliver i en kogende pande, er temperaturen på vandet 212 F, uanset hvor varm flammen derunder er.
En ligevægt eksisterer ved smeltepunktet <<> Måske spekulerer du på, hvorfor vand, der er smeltet, bliver ikke varmere, så længe der er is i det. Først og fremmest er denne erklæring ikke helt nøjagtig. Hvis du varmer en stor pande fuld af vand, der indeholder en enkelt isterning, begynder vandet langt fra isen at varme op, men i det umiddelbare miljø på isterningen vil temperaturen forblive konstant. En måde at forstå, hvorfor dette sker, er at indse, at selvom noget af isen smelter, fryses noget af vandet omkring isen. Dette skaber en ligevægtstilstand, der hjælper med at holde temperaturen konstant. Efterhånden som flere og flere is smelter, øges smeltningshastigheden, men temperaturen går ikke op, før al isen er væk.
Tilføj mere varme eller noget tryk

Det er muligt at skabe en mere- eller mindre lineær temperaturstigning, hvis du tilføjer tilstrækkelig varme. For eksempel læg en pande is over et bål, og registrer temperaturen. Du vil sandsynligvis ikke bemærke meget af en forsinkelse ved smeltepunktet, fordi mængden af varme påvirker smeltningshastigheden. Hvis du tilsætter nok varme, kan isen smelte mere eller mindre spontant.

Hvis du koger vand, kan du hæve temperaturen på væsken, der stadig er i gryden, ved at tilføje tryk. En måde at gøre dette på er at begrænse dampen i et lukket rum. Dermed gør du det vanskeligere for molekyler at skifte fase, og de forbliver i væskeform, mens vandtemperaturen stiger forbi kogepunktet. Dette er ideen bag trykkokere.