Мне любопытно, что происходит с температурой воды в ведре воды со льдом. Давайте начнем с ведра только со льдом, и мы добавим воду в комнате, которая имеет комнатную температуру. Похоже, есть две возможности. Интуитивно я понимаю, что происходит:
Мой конкретный вопрос: во-первых, правильно ли вышеизложенное, и если да, то какова температура воды в этой «промежуточной точке равновесия»? Это ноль градусов? Если да, то почему часть существующей воды не превращается в лед?
Да, ваш анализ верен. Вода, находящаяся в равновесии со льдом, имеет температуру 0 градусов по Цельсию. Причина, по которой вода самопроизвольно не превращается в лед, связана со скрытой теплотой плавления.воды: чтобы вода превратилась в лед при нуле градусов С, нужно отвести от нее довольно много тепла. В случае воды/льда скрытая теплота составляет почти ровно 80 кал/г (334 Дж/г). Другой способ подумать об этом: один грамм льда при нуле C может снизить температуру 1 грамма воды с 80 C до нуля C (или 4 грамма с 20 до 0 и т. д.). Вот почему вы можете добавить в напиток несколько кусочков льда, и весь напиток остынет, не слишком разбавляясь. Добавление большего количества льда, чем необходимо, помогает ускорить процесс (поскольку площадь поверхности, соприкасающейся с жидкостью, больше), но в конце вы получите некоторое количество твердого льда, а это, в свою очередь, будет поддерживать температуру жидкости при 0°C, так как любой тепло, поглощаемое из окружающей среды, быстро пойдет на таяние льда.
Если льда почти нет, вода будет остывать, когда лед прогреется до 0°C, а затем охладиться еще больше, когда лед растает. Охлаждение прекращается, когда лед тает.
Если воды почти нет, вода остынет до 0°C. Если лед холоднее 0°C, этот крошечный кусочек воды замерзнет.
Если есть промежуточное количество воды, вода остынет до 0°C, а лед нагреется до 0°C. Ванна с водой/льдом будет оставаться при 0°C до тех пор, пока тепло от воздуха комнатной температуры и других окружающих температур окружающей среды не растает оставшийся лед.
Флорис