水变成冰,体积变大,向外做功,但受的是引力,不是做负功吗?那么势能应该增加啊,内能增加

水变成冰,体积变大,向外做功,但受的是引力,不是做负功吗?那么势能应该增加啊,内能增加

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.
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.

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