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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 专业学科区 » 物理 » 【求助】[求助] 1kg0℃的水和1kg0℃的冰哪个内能大？为什么？
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shenxa

金虫 (正式写手)

[交流] 【求助】[求助] 1kg0℃的水和1kg0℃的冰哪个内能大？为什么？

1kg0℃的水和1kg0℃的冰哪个内能大 ？

   网上一般给的解释是“水的内能比较多。因为冰需要吸收热量才能变为水。 ”
   个人认为：
  1.
  内能是物体内部所有分子动能和分子势能的总和。分子动能只由物体温度来决定。如果冰变成水的过程内能增大，则分子势能增大。
   如果分子势能增大，从功能关系角度解释：冰变成水的过程中，则分子力做了负功。又知在冰变水的过程中，物体的体积是减小的，则分子间距减小。可见这种解释中的标准间距是用冰分子间距来衡量的。
   问题，为什么不能用水分子的间距作为标准，如果以水分子的间距作为标准则，在冰变成水的过程中分子力做正功，则分子势能又是减小。这与上面的分析会出现矛盾的。
  2.
  如果从热力学第一定律dU=dW+dQ来解释，dQ>0,dW未知，dU如何确定？
  3.
  如果用熵的观点如何解释？

[ Last edited by shenxa on 2010-12-20 at 10:39 ]
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1楼 2010-12-15 09:55:56
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styrenes

铁杆木虫 (著名写手)

水本来就是反常的，与分子堆积结构有关。

shenxa(金币+2):如果“脱离平衡位置增大”，则水的体积会变大，这和事实不符。我不明白你指的是什么? 2010-12-20 10:27:18
你说冰变水体积减小，但从微观结构看，分子间脱离平衡位置增大的，也就是势能变大的方向。
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2楼2010-12-15 15:19:00
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bible2

版主 (职业作家)
shenxa(金币+1):冰的溶解过程，分子间距减小，如果以冰分子间距作为标准则是引力做功的过程。我是这么理解的。 2010-12-20 10:30:00
我觉得还是水大。
你的解释1里边，之所以有矛盾是因为你的前提不同。
[冰变成水的过程中，则分子力做了负功。]这个观点我不太理解，水分子自己怎么能对自己做功呢？
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3楼2010-12-16 22:41:48
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xdecat

金虫 (正式写手)
shenxa(金币+1):那么他们内容如何变？ 2010-12-20 10:30:54
水好比是一个宿舍楼里的人挤在一层打群架
冰就像是这群人打累了会各自宿舍休息了
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4楼2010-12-17 13:22:06
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胡永刚

铁杆木虫 (著名写手)
shenxa(金币+2):能用熵的观点给我解释一下吗？并且说明内能变化。网上也看到了这种解释，但模糊，说服力不强。期待你的参与！ 2010-12-20 10:32:49
你这啥逻辑啊？内能怎么能用第一定律？不同状态的同一物质需要引入熵。
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5楼2010-12-17 14:16:23
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yefeixjtu

金虫 (小有名气)
楼上给LZ详细说一下么。
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6楼2010-12-17 14:29:15
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zhaoyaobang

木虫 (著名写手)
shenxa(金币+2):有说服力，我思考！ 2010-12-20 10:34:18
我有个不成熟的想法：
根据能量守恒，冰+外部热量=水，根据总能量，水的内能大于冰
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7楼2010-12-17 17:43:57
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炮灰大神

木虫 (著名写手)
shenxa(金币+1):谢谢参与 2010-12-20 10:38:01
分子间距减小，也可以势能增大啊，比如分子间斥力占优时。。。。
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8楼2010-12-18 20:06:50
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?j?j

银虫 (小有名气)
shenxa(金币+2):能给我说的在具体点吗？或者给出较详细的参考资料。期待你的参与！ 2010-12-20 10:36:17
一、相变潜热
二、氢键
三、热力学第一定律是水分子整个系统与外界的变化关系
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9楼2010-12-18 21:19:09
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truewz

至尊木虫 (文坛精英)
shenxa(金币+2):和7楼观点一致，我思考。谢谢参与！ 2010-12-20 10:37:47
感觉是水
水释放能量后变成冰
冰吸收能量后变成水
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10楼2010-12-18 21:30:48
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bible2

版主 (职业作家)
引用回帖:
Originally posted by bible2 at 2010-12-16 22:41:48:
我觉得还是水大。
你的解释1里边，之所以有矛盾是因为你的前提不同。
[冰变成水的过程中，则分子力做了负功。]这个观点我不太理解，水分子自己怎么能对自己做功呢？

我觉得是你没仔细分辨系统和环境两个概念.

你选择水(冰)为研究对象,那么这个就是系统,外在的都是环境,系统内部的变换怎么能用功的概念来分析呢?
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11楼2010-12-20 17:09:59
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胡永刚

铁杆木虫 (著名写手)
1，从微观上说，内能一般主要包括系统内所有分子的动能、分子间的相互作用势能、电子能和核内部粒子间的相互作用能等。前两项又可总称为分子热运动能，就是我们通常所说的“内能”。后面两项在大多物理过程中不变，因此一般只需要考虑前两项。
2，内能的绝对量（主要是其中的核内部能量部分）目前还不完全清楚，但不影响我们解决一般问题，对于内能我们常常关心的是其变化量。

3，从宏观上说，内能是一种与系统在绝热条件下做功量相联系的，描述系统本身能量的状态函数。在宏观定义中，内能是一个相对值。对于一定量物质构成的系统，通过做功、热传递与外界交换能量，引起系统状态变化，而导致内能改变，其间的关系由热力学第一定律给出。

从以上3点可以看出，你的问题是同质量的同物质的不同状态的内能比较。对象是“两种”物质，而不是由一种物质向另一种物质的状态变化。你的问题是一种静态的比较，而不是动态的转变。因此不能用第一定律来解释。这个前提非常重要。这一层理解不透，那后面的问题就没法解决了。

了解了宏观不能作为解决途径的时候，对于静态问题，就只能从微观上来描述。对比什么，我相信上面已经描述的很清楚了，再具体的就是你的专业功底问题了，恕不能一一详述。我只能给你“渔”，而不能给你鱼。不能毁掉你的思考能力，呵呵
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12楼2010-12-21 10:12:03
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