Номер 2, страница 264 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Вопросы к параграфу. Параграф 79. Внутренняя энергия. Глава 13. Основы термодинамики - номер 2, страница 264.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Внутренняя энергия тела ($U$) — это фундаментальное понятие в термодинамике, представляющее собой сумму двух основных компонентов: кинетической энергии хаотического теплового движения всех частиц (молекул, атомов, ионов), из которых состоит тело, и потенциальной энергии их взаимодействия друг с другом. Это можно выразить формулой: $U = E_{кин} + E_{пот}$.

Исходя из этого определения, внутренняя энергия зависит от следующих физических величин:

• Температура ($T$). Кинетическая энергия частиц тела напрямую связана с его температурой. Чем выше температура, тем больше средняя скорость движения частиц, и, следовательно, тем выше их суммарная кинетическая энергия. Таким образом, при увеличении температуры внутренняя энергия тела возрастает, а при уменьшении — убывает. Для идеального газа, где взаимодействием молекул пренебрегают ($E_{пот} \approx 0$), внутренняя энергия прямо пропорциональна его абсолютной температуре. Например, для одноатомного идеального газа: $U = \frac{3}{2} \nu R T$, где $\nu$ — количество вещества, а $R$ — универсальная газовая постоянная.

• Агрегатное состояние вещества и объем ($V$). Потенциальная энергия взаимодействия частиц зависит от расстояния между ними. Это расстояние определяется агрегатным состоянием вещества (газ, жидкость, твердое тело) и его объемом. При изменении объема или при фазовом переходе (например, плавлении или кипении) меняется среднее расстояние между частицами, что приводит к изменению их потенциальной энергии и, как следствие, всей внутренней энергии. Например, внутренняя энергия пара при температуре кипения всегда больше внутренней энергии жидкости той же массы при той же температуре, так как при испарении совершается работа против сил межмолекулярного притяжения, увеличивая потенциальную энергию.

• Масса тела (или количество вещества, $\nu$). Внутренняя энергия является аддитивной (экстенсивной) величиной. Это означает, что она прямо пропорциональна количеству частиц в теле, то есть его массе или количеству вещества. При увеличении массы тела (при прочих равных условиях) его внутренняя энергия также увеличивается. Это видно из формулы для идеального газа, где $U$ пропорционально количеству вещества $\nu = m/M$.

Таким образом, внутренняя энергия макроскопического тела определяется его внутренним состоянием, которое характеризуется температурой, объемом, массой и агрегатным состоянием.

Ответ: Внутренняя энергия тела зависит от его температуры, массы (количества вещества), агрегатного состояния и объема.