题目

0℃的冰变为0℃的水要吸热……
多出的这部分能量为什么是以分子势能存在的?为什么不是以分子动能的形式存在?那他怎么有固态变成气态呢?
那么为什么是以分子势能存在的？

提问时间：2020-07-18

答案

你说的那个是熔化热哦,冰的熔化热是335KJ/Kg.水的汽化热是2260KJ/Kg.当然,这个数据是在1标准大气压下采集的.
首先,从你问的那个为什么可以看出你对分子内能的组成概念有些模糊.
怎么说呢?分子内能E是分子势能与分子平均动能的和,即E=Ep+Ek.
其中,分子势主要是电磁力引起的,Ep∝1/r,r是分子平均间距.
分子平均动能Ek=0.5nKT,K是玻尔滋曼常数,T是温度,n是一个系数,大小由分子中原子数目决定,单原子分子中n=1,双原子分子n=3,三原子分子n=5,多原子分子n=6.
冰融化成水的时候温度不变,即ΔT=0,显然,ΔEk=0.5nKΔT=0.
而冰融化成水的时候密度变大,分子间距变小,ΔEp∝1/r,r变小,ΔEp变大,这就是为什么水融化的时候吸的热为什么要全部转化为分子内能的原因.
至于水的密度在4℃是最大,冰→水(密度变大),随着温度超过4℃,水的密度变小的原因主要是冰与水的分子堆积形式不同,冰里面水分子疏堆积,所以冰花多为六角形；融化成水的时候水分子重排,以密堆积形式存在,所以冰融化成水的时候密度才会得以增加.
而超过4℃的水由于分子热运动加强,水分子之间的平均距离才会变大的.