Se a temperatura ambiente em torno de um pedaço de gelo aumentar, a temperatura do gelo também aumentará. No entanto, este aumento constante da temperatura pára assim que o gelo atinge o seu ponto de fusão. Neste ponto, o gelo sofre uma mudança de estado e se transforma em água líquida, e sua temperatura não muda 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 verá que a água gelada permanece a 0 graus Celsius até que tudo derreta. Quando isso acontece, você notará um rápido aumento de temperatura à medida que a água continua a absorver o calor do interior do carro.

TL; DR (muito longo; não leu)

Quando você aquece 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 entra na quebra das ligações da estrutura cristalina do gelo.

Mudanças de fase consomem energia

Quando você aquece gelo, as moléculas individuais ganham energia cinética, mas até temperatura atinge o ponto de fusão, eles não têm energia para quebrar as ligações que os mantêm em uma estrutura cristalina. Eles vibram mais rapidamente dentro de seus limites enquanto 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 pela fase de mudança das moléculas H2O2O. Não resta mais nada para aumentar a energia cinética das moléculas no estado líquido até que todas as ligações que seguram as moléculas em uma estrutura cristalina tenham sido quebradas. Consequentemente, a temperatura permanece constante até que todo o gelo tenha derretido.

O mesmo acontece quando você aquece a água até o ponto de ebulição. A água vai aquecer até que a temperatura atinja 212 F (100 C), mas não vai ficar mais quente até que ela se torne vapor. Enquanto a água líquida permanecer em uma panela fervente, a temperatura da água é de 212ºF, não importa quão quente a chama esteja embaixo.

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 bem precisa. Se você aquecer uma panela grande cheia de água que contém um único cubo de gelo, a água longe do gelo começará 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. Isso cria um estado de equilíbrio que ajuda a manter a temperatura constante. À medida que mais e mais gelo derrete, a taxa de fusão aumenta, mas a temperatura não sobe até todo o gelo ter desaparecido.

Adicionar 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 está fervendo água, você 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 para as moléculas mudarem de fase, 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.