E 2008. nov. 3. T 6.

Hogyan változik a víz belső energiája fagyása során?

 A)  Amikor a víz megfagy, csökken a belső energiája, hő szabadul fel, mellyel a víz a környezetét melegíti. 

 B)  Fagyáskor nem történik belsőenergia-változás, a hőmérséklet állandó.

 C)  Amikor a víz megfagy, nő a belső energiája, a hőfelvétel a molekulák közötti erősebb kötés kialakítására fordítódik. 

 A)  Amikor a víz megfagy, csökken a belső energiája, hő szabadul fel, mellyel a víz a környezetét melegíti. 

 B)  Fagyáskor nem történik belsőenergia-változás, a hőmérséklet állandó.

 C)  Amikor a víz megfagy, nő a belső energiája, a hőfelvétel a molekulák közötti erősebb kötés kialakítására fordítódik. 

A vízmolekulák hőmozgás miatti (rendezetlen) mozgási energiája a fagyás során nem változik meg, hiszen \(T\) kelvin hőmérsékleten egy részecske egy szabadsági fokára jutó négyzetes (kvadratikus) energiatagok átlagos értéke minden energiafajtából

\[\varepsilon=\frac{1}{2}kT\]

de az \(U\) belső energiába nemcsak a részecskék hőmozgási energiái (haladó, forgó, rezgő) tartoznak bele, hanem a részecskék közötti kölcsönhatások potenciális energiái is. Na, ezek azok, amik fagyáskor megváltoznak, így lehetséges az a furcsaság, hogy bár a vízmolekulák mozgási energiája fagyáskor semennyit se csökken, hiszen fagyás során a \(T\) hőmérsékelt változatlan, így az

\[E^{\mathrm{mozg}}_x=E^{\mathrm{mozg}}_y=E^{\mathrm{mozg}}_z=\frac{1}{2}kT\]

hőmozgási energiatagok is változatlanok, mégis, a vízmolekulák energiát adnak le a környezetük felé, méghozzá amiatt, mert a potenciálisenergia-tagjaik nem négyzetes (kvadratikus) kifejezések, így rájuk nem vonatkozik az ekvipartíció tétele, ezért a belső energia potenciálisenergia-komponense állandó hőmérsékleten is csökkenhet.