Ich bin neugierig, was mit der Temperatur des Wassers in einem Eimer Wasser mit Eis darin passiert. Beginnen wir mit einem Eimer mit nur Eis darin und fügen Wasser in einem Raum mit Raumtemperatur hinzu. Es scheint, als gäbe es zwei Möglichkeiten. Dies ist intuitiv, was meiner Meinung nach passiert:
Meine spezielle Frage ist: Ist das oben Gesagte richtig, und wenn ja, wie hoch ist die Temperatur des Wassers an diesem "Zwischengleichgewichtspunkt"? Sind es null Grad? Wenn ja, warum wird ein Teil des vorhandenen Wassers nicht zu Eis?
Ja, Ihre Analyse ist richtig. Wasser im Gleichgewicht mit Eis hat eine Temperatur von 0 Grad C. Der Grund dafür, dass das Wasser nicht spontan zu Eis wird, hat mit der latenten Schmelzwärme zu tunWasser: Damit Wasser bei null Grad Celsius zu Eis wird, muss man ihm ziemlich viel Wärme entziehen. Bei Wasser/Eis beträgt die latente Wärme ziemlich genau 80 cal/g (334 J/g). Eine andere Denkweise: Ein Gramm Eis bei null Grad Celsius kann die Temperatur von 1 Gramm Wasser von 80 Grad auf null Grad senken (oder 4 Gramm von 20 auf 0 Grad usw.). Aus diesem Grund können Sie einem Getränk ein paar Eisstücke hinzufügen, und das gesamte Getränk wird kalt, ohne zu stark verdünnt zu werden. Das Hinzufügen von mehr Eis als nötig hilft, den Prozess zu beschleunigen (weil die Oberfläche, die mit der Flüssigkeit in Kontakt kommt, größer ist), aber am Ende erhalten Sie etwas festes Eis – und dies wiederum hält die Flüssigkeit seit jeher auf 0 ° C Wärme, die aus der Umgebung aufgenommen wird, wird schnell dazu führen, dass etwas mehr Eis schmilzt.
Wenn überhaupt kein Eis vorhanden ist, kühlt sich das Wasser ab, wenn sich das Eis auf 0 °C erwärmt, und kühlt dann etwas mehr ab, wenn das Eis schmilzt. Die Kühlung stoppt, wenn das Eis schmilzt.
Wenn kaum Wasser vorhanden ist, kühlt das Wasser auf 0°C ab. Wenn das Eis kühler als 0°C ist, gefriert dieses winzige Stückchen Wasser.
Bei einer mittleren Wassermenge kühlt das Wasser auf 0°C ab und das Eis erwärmt sich auf 0°C. Das Wasser/Eis-Bad bleibt bei 0°C, bis Wärme aus der Luft mit Raumtemperatur und anderen Umgebungen mit Raumtemperatur das verbleibende Eis schmilzt.
Floris