Почему тепловая энергия, поступающая из окружающей среды, плавит лёд, не нагревая смесь в целом?

Answer 1

Потому что сам перевод воды из одного в другое агрегатное состояние - тоже требует энергии.
Если ты возьмешь кусок льда и будешь греть его постоянным притоком тепла, то температура будет расти от "мороза" до нуля равномерно, потом она ЗАСТРЯНЕТ на нуле, и будет там оставаться, пока лед не расплавится. Дальше температура снова начнет расти - равномерно и линейно, пока вода не закипит.
Дальше температура СНОВА застрянет, сколько бы ты ни грел. Она не сдвинется с этой точки, пока вода вся целиком не превратится в газ. После этого температура продолжит возрастать дальше.

Каждый переход из одного в другое состояние - требует определенного количества энергии.
Кстати, именно поэтому температура на улице в межсезонье так любит "прилипать" к нулевой отметке, и держаться по несколько дней кряду.