-5°的过冷却水和-5°的冰块哪一样的内能高？
一般0°的水的内能要比0°的冰块的内能要高，那么-5°的过冷却水和-5°的冰块呢？他们的内能是相等还是其中一者高？
6个答案
谢邀...
内能是物体内部所有微观粒子的微观无序动能加相互作用势能，这个能量是不可能给出一个绝对的数值的。
只能比较内能的相对大小，依据就是热力学第一定律：
也就是说，你需要构造一个连接两个状态的物理过程，通过判断这一过程中功与热的转化来判断两个状态的内能高低。
另外，题目最好明确一下“质量相同的”，不然可没法比...
水和冰之间是一级相变，就是有吸放热的那种。
处于三相点的冰转变成同温度的水，每克吸收约 333 J热量，同时体积收缩，很明确ΔU>0，所以水的内能比冰高。
对于-5℃的冰和水，我们可以再构造-5℃的冰变0℃的冰、0℃的水变-5℃的水 这两个物理过程，把两个状态连接起来。
水的比热容为4.2 J/(g ℃)，冰的比热容为2.1 J/(g ℃)，1克 0℃的冰和水降温至-5℃时，水放热只比冰多 10.5 J
所以-5℃的过冷却水的内能还是比-5℃的冰块的内能高~
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这种做法是很粗略的近似，但不影响我们得出的结论...
如果用相变平衡条件（化学势相等）来做这道题，需要查更多的数据...
当然也就能精确地给出多出多少内能来了
支持者：
ColdSpring
fircau
我也认为是过冷水的能量要比相同温度的冰要高。
但是，我不同意@LePtC 利用比热分析来分析能量的方法。这种分析最大的问题是，一种物质的比热实际上是与其所在的温度有关的。而且，计算中使用的水的比热与冰的比热值只是很粗略的近似值，就更应该对计算结果产生怀疑。
我认为分析这一题目，应该从自由能的角度下手。
我们都知道在标准大气压下，液态水约在0℃附近将凝结成冰，这是因为温度低于0℃时，冰的自由能将比同温度下的水的自由能要低，液态的水应该自发地向固态的水转变，反之则不会发生。
用更为通俗的话说，在压力保持不变的情况下，-5℃时，液态的水向固态的水转变，反之则不然，这是一个不可逆过程，表明自由能降低。
根据吉布斯自由能公式，G=U-TS，U是内能，T是温度，S是熵，那么在等温条件下的相转变，有：
根据刚才的分析：
；
其中
因此：
而
；
故
即固态的冰的内能要低于液态的过冷水的内能。
感谢@多个吉 的批评指正~
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