4度時水的密度最大,也就是說0到4度時溫度越高分子勢能越大,4到100時...

題目：

4度時水的密度最大,也就是說0到4度時溫度越高分子勢能越大,4到100時...
4度時水的密度最大,也就是說0到4度時溫度越高分子勢能越大,4到100時分子勢能越來越小,也就是說吸收相同的熱量,用於增加分子動能的數量是不同的,但是水的比熱容又是一定的,也就是說吸收相同熱量提升相同溫度,這不是矛盾嗎?
密度最大，不就是分子間距相對最小嗎？

解答：

分子間作用勢能隨溫度和密度的變化非常複雜,尤其是對水這種熱膨脹性質特殊的物質,更難以準確定性分析.以下我們都討論一個標準大氣壓下的情形.爲使表述簡潔,我們約定下文出現的微觀物理量均理解爲平均值而不是個別分子的值,無論是否指明.另外爲使讀者容易理解,我們將討論擴展到冰先變水再升溫,並首先討論溫度是如何影響冰和水的密度的.
大家知道水分子間存在較強的取向力和氫鍵作用力,它們都具有顯著的方向性.對於氫鍵（取向力情況類似）,當兩個分子的羥基方向合適（最理想的是O-H.O在一條直線上）的時候氫鍵引力較大,方向不太合適的時候氫鍵引力較小,不合適的時候基本不存在氫鍵作用.
在冰中所有水分子都通過方向合適的氫鍵和取向力與其他水分子結合（一個水分子同時以四個氫鍵同鄰近的水分子結合）,形成具有較大孔隙的網絡結構（六個水分子中間存在一個較大的孔隙,參見http://baike.baidu.com/albums/2820/2820.html#0$814b07d83326b81733fa1c1f）.
當冰受熱（外界溫度至少略大於零度）的時候,冰表面的分子在受熱後的瞬間平均動能增大,分子就相對容易克服取向力和氫鍵力離開原先的平衡位置（原先的位置是引力最大的位置,並且平均而言保持與斥力平衡）,此時分子間引力作用變弱,斥力作用相對增強,分子間作用能增大,也即這些分子吸熱獲得的額外動能即刻被轉化爲分子間作用能,而保持分子動能不變（倘若額外動能只有部分變成分子間作用能,即額外動能還有剩餘,那麼該分子將會和周圍分子進一步作用,使周圍冰分子動能增大,使之脫離平衡位置,動能又被消耗變成分子間作用能,直至全部的冰被融化）,繼續受熱,很多原先通過較強取向力和氫鍵力排列整齊的水分子陸續離開平衡位置（這時冰就大量變成了水）,分子排列無序度增大,這樣原先的孔隙就會被一些分子（或分子的部分原子）占據,分子間距變小,密度增大.由冰變成水的過程中,分子排列有序程度和平均分子間距存在一個突變,有序度突然大幅減小（氫鍵被大量破壞,取向力也大爲減小,但不能認爲氫鍵大部分或絕大部分被破壞,只是網絡結構被破壞,兩個或更多幾個的水分子間仍然存在氫鍵）,分子間距也同時顯著減小,密度顯著增大.
冰全部變成水以後再升高溫度,分子排列的有序度將進一步緩緩減小,分子平均間距也緩緩減小.達到4度以後,雖然有序度仍在減小,但分子間的（多餘的）間隙已基本被填滿（再想把所有間隙都填滿,就會遇到極其巨大的斥力被從空隙中排開,從而分子間必定留有一定大小的間隙）,下面繼續升溫,水就和其他普通物質一樣只會膨脹不會收縮了.水從零度逐漸變成100度的過程中,無論收縮還是膨脹,分子間距（密度）只有很小幅度的變化.但分子間力和分子間作用能變化的幅度遠遠超過分子間距的變化.
中學甚至大學的教科書中一般都把分子間的相互作用能定義爲勢能,也即認爲這種作用能僅是分子間距離的函數（也就是體積的函數,但實際上同時是溫度和體積的函數,詳見下文）,這和實際情況是不完全相符的,是一種簡化的處理.在水這種特殊情況下,差別尤其大.對於取向力和氫鍵力,這兩種力的大小不僅取決於分子間距,還取決於水分子在空間的排列方式（這兩種因素間又存在複雜的相互影響,難以透徹討論）.在分子間距不變或基本不變的前提下,分子排列越有序兩種引力越大,相互作用能越低.正因如此,本文中不採用一般討論分子間作用問題中的所用的（分子間相互作用）勢能的概念,代之以分子間（相互）作用能的概念.
溫度越高水分子熱運動越劇烈,水分子越傾向於雜亂排列（越有能力破壞氫鍵力和取向力）,氫鍵和取向力被破壞的越多,分子間引力作用越弱（而分子間距變化並不明顯）,故相互作用能越大.由此可見分子間相互作用能同時是溫度和體積的函數.
溫度升高,即平均動能增大,但增大的部分很快通過分子間的作用,部分轉變爲分子間作用能（不會像冰融化爲水那樣全部轉變）,因此水升溫過程中獲得的熱量傾向於在動能和相互作用能之間平均分配.這樣很自然地就會吸熱相同熱量,近似地升高相同溫度.需要指出的是水的比熱並非是普適常量,而是溫度的函數,不過溫度變化不太大時,比熱變化也不太大.
你問題中對分子間勢能變化的分析是不正確的,因此會得出與從比熱分析矛盾的結論.
問題比較複雜難懂,如有不明歡迎追問.