Question

质量相同的0度的水和0度的冰比较，它们的内能哪个大

Answer 1

有些人会说：水和冰温度一样，则分子动能之和一样，而冰的体积大则冰的分子势能大，所以冰的内能大.
其实这是不对的，分子动能之和一样是没问题，但冰的分子势能应该更小些，“体积越大则分子势能越大”不一定正确，水和冰的就是最典型的例子，我们具体分析一下：
首先我提醒一下，分子势能由分子间作用力决定，包括范德华力和氢键，但氢键要比范德华力强的多，水结冰体积增大就是因为分子以氢键结合成规则的结构，形成很多“空洞”，结冰后冰的体积比水大, 分子间平均距离就大, 这不错, 因此范德华力所对应的分子势能就大. 但这个时候范德华力已经不重要了, 重要的是氢键. 而氢键连接的仅仅是相邻的分子, 当它们规则排列时, 相邻分子的距离却变得较小, 因此氢键所对应的分子势能降低很多, 足以抵消范德华力对应的势能增大. 因此总体来看, 分子势能减小.所以冰的内能要小。
我们也可以简单的理解水溶解吸收热量，所以水的内能大。