Номер 38.9, страница 142 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 38. Внутренняя энергия. Глава 6. Тепловые явления - номер 38.9, страница 142.

38.9 [918] В один стакан налита холодная вода, в другой — столько же кипятка. В каком стакане вода обладает большей внутренней энергией?

Решение

Внутренняя энергия тела представляет собой сумму кинетической энергии хаотического (теплового) движения его частиц (атомов, молекул) и потенциальной энергии их взаимодействия друг с другом. Главным макроскопическим параметром, характеризующим внутреннюю энергию тела, является его температура. Температура — это мера средней кинетической энергии частиц, из которых состоит тело.

В условии задачи даны два стакана с одинаковым количеством (то есть с одинаковой массой и одинаковым числом молекул) воды. В одном стакане вода холодная, а в другом — кипяток. Температура кипятка (при нормальном атмосферном давлении около $100^\circ\text{C}$) существенно выше температуры холодной воды.

Поскольку температура кипятка выше, средняя кинетическая энергия движения молекул в этом стакане больше, чем средняя кинетическая энергия молекул в стакане с холодной водой. Так как количество молекул воды в обоих стаканах одинаково, то и общая кинетическая энергия всех молекул в стакане с кипятком будет больше. Потенциальная энергия взаимодействия молекул также вносит вклад во внутреннюю энергию, и она также возрастает с температурой (из-за увеличения среднего расстояния между молекулами). Следовательно, общая внутренняя энергия воды в стакане с кипятком будет больше.

Таким образом, чем выше температура тела при прочих равных условиях (масса, агрегатное состояние), тем большей внутренней энергией оно обладает.

Ответ: большей внутренней энергией обладает вода в стакане с кипятком.