в одном сосуде вода может существовать в газообразном, жидком и твердом состояниях. При каких условиях это возможно?

это возможно в сосуде из углеродной нанотрубки.

т. е. при помещении туда воды и нагреве её в течение нескольких часов

в её молекулах сокращается кол-во водородных связей=) что приводит к большей подвижности малекул - > вода не замерзает и при 8 С

в жидком - обычное состояние, в газообразном - при нагревании, в твердом - при охлаждении.