Contente
- TL; DR (muito longo; não leu)
- Mudanças de fase consomem energia
- Existe um equilíbrio no ponto de fusão
- Adicione mais calor ou alguma pressão
Se a temperatura ambiente em torno de um pedaço de gelo aumentar, a temperatura do gelo também aumentará. No entanto, esse aumento constante da temperatura para assim que o gelo atinge seu ponto de fusão. Nesse ponto, o gelo passa por 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 um copo de cubos de gelo em um carro quente e monitore a temperatura com um termômetro. Você descobrirá que a água gelada permanece a 0 graus Celsius gelado até que tudo derreta. Quando isso acontece, você notará um rápido aumento de temperatura à medida que a água continua absorvendo o calor do interior do carro.
TL; DR (muito longo; não leu)
Quando você aquece o gelo, sua temperatura aumenta, mas assim que o gelo começa a derreter, a temperatura permanece constante até todo o gelo derreter. Isso acontece porque toda a energia térmica entra em quebra das ligações da estrutura de treliça de cristal de gelo.
Mudanças de fase consomem energia
Quando você aquece o gelo, as moléculas individuais ganham energia cinética, mas até que a temperatura atinja o ponto de fusão, elas não têm energia para quebrar as ligações que as mantêm em uma estrutura cristalina. Eles vibram mais rapidamente dentro de seus limites à medida que 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 pelo H2O moléculas mudando de fase. Não resta mais nada para aumentar a energia cinética das moléculas no estado líquido até que todas as ligações que mantêm as moléculas em uma estrutura cristalina sejam quebradas. Consequentemente, a temperatura permanece constante até todo o gelo derreter.
O mesmo acontece quando você aquece a água até o ponto de ebulição. A água aquecerá até que a temperatura atinja 100 ° C (212 F), mas não ficará mais quente até que tudo vire vapor. Enquanto a água líquida permanecer em uma panela fervente, a temperatura da água é de 212 F, independentemente da temperatura da chama por baixo.
Existe um equilíbrio no ponto de fusão
Você pode se perguntar por que a água que derreteu não fica mais quente enquanto houver gelo nela. Primeiro de tudo, essa afirmação não é bastante precisa. Se você aquecer uma panela grande cheia de água que contém um único cubo de gelo, a água longe do gelo começará a esquentar, 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 derrete, parte da água ao redor do gelo está congelando novamente. Isso cria um estado de equilíbrio que ajuda a manter a temperatura constante. À medida que mais e mais gelo derrete, a taxa de derretimento aumenta, mas a temperatura não sobe até que todo o gelo se esvai.
Adicione 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 estiver fervendo água, você pode aumentar a temperatura do líquido ainda na panela adicionando pressão. Uma maneira de fazer isso é limitar o vapor em um espaço fechado. Ao fazer isso, você dificulta a mudança de fase das moléculas, e elas permanecem no estado líquido enquanto a temperatura da água ultrapassa o ponto de ebulição. Essa é a idéia por trás das panelas de pressão.