冰水混合物就一定是0℃吗?往很高温的水里加入一小块冰,那么这时的温度就不是0℃,这是为什么?

冰水混合物就一定是0℃吗?往很高温的水里加入一小块冰,那么这时的温度就不是0℃,这是为什么?

不是的,题主能够意识到这个问题很好!这里涉及一个概念叫热力学平衡态。热力学平衡态是指研究的系统无论时间如何变化,系统中的诸多性质都不发生改变,比如温度不变压强不变密度不变,等等。那么很显然向一个高温的水里投一块冰,冰很快就熔化了,不是热力学平衡态,某一时刻冰的温度和水的温度并不相等。而我们通常所说的定压下冰水混合物的温度是一个定值这句话隐含的条件是研究系统是处于热力学平衡态的,所以随着时间变化系统的温度当然不变了是定值。现在解释一下处于平衡态的冰水混合物的特点,首先系统要满足热平衡,也就是系统内部温度处处相等,冰和水的温度要相等,否则就会发生热传导热对流直至系统内部温度处处相等。此外还要注意系统温度还要等于环境温度,否则系统始终与环境发生热传递也不是热力学平衡态。比如这个不可逆过程:冬季的湖面结冰,湖底水约等于4摄氏度湖面的冰温度可能低于0摄氏度。室温下将冰和水混合这个不可逆过程冰一种在熔化系统也没有保持热平衡。再一个系统在保证热平衡后还要满足相平衡,单位时间内冰熔化成水和水凝结成冰的量要相等处于动态平衡,根据热力学第二定律的推导冰和水的化学势(类似于温度和压强的一个量)要相等。还有就是温度为什么是与压强有关的一个函数,温度给定就知道压强,压强给定就知道温度。这个是根据吉布斯相律f=C-Θ+2,C是独立组分数,由于只有水一种独立组分C=1,Φ是相数,有固液两相是2所以自由度f是1,所以只需给定一个强度性质温度或压强系统的性质就确定了。此外热力学平衡态还要求力学平衡和化学平衡,这里就不涉及这两类不在详述。祝好,有不懂的可以提问