Номер 4, страница 195, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

4. Какая энергия называется внутренней? Что представляет собой внутренняя энергия с точки зрения микроструктуры вещества?

Какая энергия называется внутренней?

Внутренняя энергия термодинамической системы — это полная энергия этой системы за вычетом кинетической энергии движения системы как целого и потенциальной энергии системы в поле внешних сил. Внутренняя энергия, обозначаемая как $\text{U}$, является функцией состояния системы. Она складывается из различных видов энергий, связанных с внутренним состоянием вещества. В молекулярно-кинетической теории внутренняя энергия тела определяется как сумма кинетической энергии хаотичного (теплового) движения всех частиц (атомов, молекул, ионов), из которых состоит тело, и потенциальной энергии их взаимодействия друг с другом.

Ответ: Внутренней энергией называется сумма кинетической энергии хаотичного движения частиц вещества (молекул, атомов) и потенциальной энергии их взаимодействия.

Что представляет собой внутренняя энергия с точки зрения микроструктуры вещества?

С точки зрения микроструктуры вещества, то есть на молекулярном уровне, внутренняя энергия ($\text{U}$) представляет собой сумму следующих составляющих:

1. Кинетическая энергия ($E_k$) всех частиц вещества. Эта энергия связана с их непрерывным и хаотичным движением. Движение может быть поступательным, вращательным (для молекул, состоящих из двух и более атомов) и колебательным (атомы в молекуле или кристаллической решетке колеблются относительно положения равновесия). Средняя кинетическая энергия теплового движения частиц прямо пропорциональна абсолютной температуре тела.
2. Потенциальная энергия ($E_p$) взаимодействия частиц друг с другом. Эта энергия обусловлена силами межмолекулярного притяжения и отталкивания. Величина потенциальной энергии зависит от среднего расстояния между частицами, поэтому она особенно значима в жидкостях и твердых телах, где частицы находятся близко друг к другу. В идеальных газах, где взаимодействием молекул пренебрегают, потенциальная энергия считается равной нулю.

Таким образом, внутренняя энергия тела $\text{U}$ с точки зрения его микроструктуры является суммой кинетических и потенциальных энергий его микрочастиц: $U = E_k + E_p$. Сюда же можно отнести и внутриатомную (энергия электронов и ядер) и внутримолекулярную (энергия химических связей) энергии, но в большинстве задач термодинамики они считаются неизменными и не учитываются при расчете изменения внутренней энергии.

Ответ: С точки зрения микроструктуры вещества, внутренняя энергия — это суммарная энергия, состоящая из кинетической энергии хаотического движения всех его молекул и атомов (поступательного, вращательного, колебательного) и потенциальной энергии, обусловленной силами их взаимного притяжения и отталкивания.