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shenxa

金虫 (正式写手)

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[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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胡永刚

铁杆木虫 (著名写手)

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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