為什麼在標準大氣壓下，不存在超過100℃的液態水，卻存在低於100℃的水蒸氣呢？
為什麼在標準大氣壓下，不存在低於0℃的液態水，也不存在高於0℃的固態冰，不存在超過100℃的液態水，卻存在低於100℃的水蒸氣呢？例如日常空氣中的水蒸氣，甚至在低於零攝氏度的南極，空氣中也是存在水蒸氣的，這又該如何解釋呢？
有一個典型的栗子，比如說玻璃試管加熱，若不放沸石，溫度就嗖嗖嗖的上去了，因為是玻璃壁，非常光滑，幾乎沒有汽化核，所以會變成過熱液體（也就是100度以上的水），這時如果對試管進行擾動（那就是暴沸）或者有沸石（汽化核），那麼液體會沸騰。凝結核同理，再舉個栗子，天上空氣飽和進行降溫，這時空氣會變得過飽和，需有灰塵（凝結核）會開始下雨（當然改變條件可以是下雪）。有一個凝結核的實驗，就是把純的水在玻璃試管里降溫降溫，變為過冷水（水溫低於0度），拿出來，進行擾動（搖一搖拍一拍），水就一下子變冰了（以前看到過一個魔術的gif便是這個）。
～～目前就想到這些啦～～
（若有錯誤歡迎指出喵）--來自萌萌噠的蘿蔔絲(??ω??)?
過冷水和過熱水都可以存在，不過其實都是些特例啦（沒有凝結核之類的），可以看B站視頻：
與水有關的10個實驗_嗶哩嗶哩 (゜-゜)つロ 乾杯~-bilibili?www.bilibili.com
另外，從水的相圖來說，水的三相點（氣液固平衡共存的條件）是0.01攝氏度。所以冰是可以高於0度存在的。
至於低於100攝氏度的水蒸氣，那是因為多組分體系下（或者有空間容納多組分），體系的最終穩定狀態是體系能量最低的時候。以常溫的水舉例，密閉容器條件下，如果水佔了一部分體積，但是有部分空間是真空，那麼體系能量最低的狀態是小部分水變作水蒸氣，維持一定氣壓和液態水共存。而不是液態水和真空這個體系能量最低。
當然從相圖理解更簡單，就是在除極端高溫的情況下，水或者冰總是會和一定壓力的水蒸氣形成動態平衡。所以可以有低於100度，乃至低於0攝氏度的水蒸氣。
本答案就僅僅從宏觀熱力學的角度簡單說一下，不涉及微觀粒子的行為了。標準大氣壓下當然存在100度以上和0度以下的液態水。也就是所謂的過冷液體和過熱液體。
同理，也存在到了熔點也不熔化的固體（只不過形成條件極為困難）。水的固體和液體會在任何實際的溫度下發生蒸發，同時自身的溫度降低，這個過程是個熵增過程，所以降了溫依然能夠自發進行，因為在絕對零度以上的物體的熵值都不會是負的，這變化過程中體積成千倍的膨脹就是一個很大的熵增加過程。所以有著極強的驅動力。
同時還要強調一下：
熔點與沸點僅僅是一個熱力學數據，和時間無關的量。它們指的是在那個溫度下，兩相之間的變化過程中自由能變為零。所以我們就可以看出來，既然一個和時間無關的量，當系統處於非平衡態的時候系統也不發生變化變為平衡態也是一個很正常的事情。因為完全有可能這個變化的速率很慢很慢以至於沒辦法在我們的時間尺度里觀測到。一個標準大氣壓的時候，裡面水蒸氣的分壓還是低於一個大氣壓的呀，如果一個容器里只有水，沒有氮氣氧氣二氧化碳這些亂七八糟的，可以導熱，上面有個活塞可以加壓，一個大氣壓下低於100度就是只有液態的。
另外就是液態水是有過熱和過冷現象的，比較純的水在加熱到100度以上或者降溫到0度以下還是可能保持液態，不過這是個不穩定狀態，稍微有點擾動就會立即沸騰或者結冰。所以之前看過一個說法是不要用微波爐燒水，因為沒有水壺裡那種上下對流，容易過熱，取出來的時候很危險。
題主的問題讓我有些哭笑不得。首先明確一個攝氏溫度標準值的定義：我們把一個標準大氣壓下的冰水混合物溫度定位0攝氏度，一個標準大氣壓下水的沸點定位100攝氏度。明確了這個概念，你的問題就不是問題了
沸騰和冷凝需要一個固體的點，冰塊融化不需要。水結冰需要嗎？不記得了。
今天剛學到，物化的相態那裡有說到，看一下相圖大概就知道原因了，相態共存跟壓力和溫度有關。
~外行搶答一番，以下是我猜的，過冷度的問題。冷卻到水假定從氣體到水的涵減，即能缺到水的時候系統要放能，而特別是快速冷卻時，緊緊冷卻到略低於沸點的時候溫度沒有低到位，放出的能量並不足以引起足夠的涵減
我的理解是，氣態也好，液態也好，固態也好，它表現的方式是分子凝聚程度。拿零下20度來說，水分子在空氣中是有凝結成水和冰的趨勢，但是分子得靠近才能凝聚啊。顯然，空氣中的水分子是分散的。
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