作业帮[热学问题]水分子是不是处于平衡距离?
来源：学生作业帮 编辑：作业帮 分类：物理作业 时间：2024/06/03 15:44:09
[热学问题]水分子是不是处于平衡距离?
如果是处于平衡距离那么它的分子势能一定是最小值,从0度的水到0度的冰,结冰后它的分子距离一定是增加的,那么它的分子势能一定是增加的,从而导致内能升高,可是从0度的水到0度的冰是要放热的,那么这样内能应减小,也就行成了上面的矛盾.
各位大师们待佳音!
如果是处于平衡距离那么它的分子势能一定是最小值,从0度的水到0度的冰,结冰后它的分子距离一定是增加的,那么它的分子势能一定是增加的,从而导致内能升高,可是从0度的水到0度的冰是要放热的,那么这样内能应减小,也就行成了上面的矛盾.
各位大师们待佳音!
尽管水结冰体积会变大,但这并不意味着冰的势能一定变大,关键是结冰时水分子之间不仅有分子力的作用,更有氢键的作用,正是氢键的方向性使冰的体积加大,从而使分子间分子力所对应的势能增大,但氢键的形成又使氢键所对应的势能减小,考虑到氢键的作用力比分子力大很多,总的势能还是减少的.
上面有网友说到表面能增大,这其实也是一种势能,它和分子力对应的势能都是随体积的增大而增大的,这不能用来解释总势能的减小.关键还是氢键对应的势能,尤其要注意其方向性,这与分子力和方向没太大关系的特点不同.在温度较高时,热运动使得水分子之间很难处于正确的方向上以便形成氢键,所以大部分水分子都处于氢键所对应的势能的高点（接近氢键“势能”的最高点）；与此同时,大部分水分子却处于分子力所对应的势能的低点（接近分子力势能的最低点）；到0度时,热运动不再那么剧烈,以至于大部分水分子都能形成氢键——它们现在都跑到了氢键“势能”的低点（由于氢键的方向性,没有严格的势能与之对应,所以加了双引号；另一方面,由于是针对大量的分子,统计性又可以掩盖方向性对势能定义的破坏,所以将其按势能来处理就又有了正确的成分）,同时这些分子因间距变大又跑到了分子力势能的较高点……
上面有网友说到分子动能有很大区别,这不对,他显然对温度的概念没有很好地理解,0度的水与冰,相应的平均分子动能是一样的.
上面有网友说到表面能增大,这其实也是一种势能,它和分子力对应的势能都是随体积的增大而增大的,这不能用来解释总势能的减小.关键还是氢键对应的势能,尤其要注意其方向性,这与分子力和方向没太大关系的特点不同.在温度较高时,热运动使得水分子之间很难处于正确的方向上以便形成氢键,所以大部分水分子都处于氢键所对应的势能的高点（接近氢键“势能”的最高点）；与此同时,大部分水分子却处于分子力所对应的势能的低点（接近分子力势能的最低点）；到0度时,热运动不再那么剧烈,以至于大部分水分子都能形成氢键——它们现在都跑到了氢键“势能”的低点（由于氢键的方向性,没有严格的势能与之对应,所以加了双引号；另一方面,由于是针对大量的分子,统计性又可以掩盖方向性对势能定义的破坏,所以将其按势能来处理就又有了正确的成分）,同时这些分子因间距变大又跑到了分子力势能的较高点……
上面有网友说到分子动能有很大区别,这不对,他显然对温度的概念没有很好地理解,0度的水与冰,相应的平均分子动能是一样的.