У тел одинаковая температура почему они в разных состояниях?

Из за плотности.

И что вызывает удивлене? При нормальном атмосферном давлении и температуре 0° С эти фазы существуют в равновесии. А ответ на вопрос почему так происходит даёт термодинамика.

Вообще для разных фаз разных веществ определено несколько термодинамических потенциалов. Они выражаются через термодинамические величины и характеристики веществ, которые в конечном итоге зависят от их структуры, свойств образующих их молекул и т. д. Для каждого вещества такие характеристики устанавливаются экспериментально, а потом можно просто пользоваться общими закономерностями.
Так вот - при заданной температуре и давлении разные фазы вещества обладают разными значениями потенциалов. У одних фаз больше удельная энергия, а у других - меньше. И в общем случае все фазы с избыточной энергией стремятся её сбросить и перейти в более устойчивую для данных условий (температура, давление) фазу. Для воды при низкой температуре это будет лёд, к примеру. А вот при нулевой температуре у жидкой воды и у льда будут одинаковые энергии. И, соответственно, они остаются при своих фазах.

Вот если к такой системе вода-лёд подводить тепло - лёд будет переходить в воду. А если отводить - наоборот - вода будет замерзать.

Скажу ещё одну вещь - для воды существует тройная точка! Там в равновесии могут сосуществовать все три фазы. Но это уже будет при отличном от нормального давлении. При сильно отличном.

>^.^<