Номер 17, страница 20 - гдз по физике 8 класс тетрадь-тренажёр Артеменков, Белага

II. Изменения агрегатного состояния вещества. Выполняем тест - номер 17, страница 20.

Условие.

17. Внутренняя энергия 1 кг пара:

1) меньше, чем внутренняя энергия 1 кг воды при той же температуре

2) больше, чем внутренняя энергия 1 кг воды при той же температуре

3) равна внутренней энергии 1 кг воды при той же температуре

Решение.

Решение

Внутренняя энергия тела, обозначаемая как $\text{U}$, представляет собой сумму кинетической энергии хаотического (теплового) движения составляющих его частиц (молекул, атомов) и потенциальной энергии их взаимодействия.

$U = E_{кинетическая} + E_{потенциальная}$

Температура является мерой средней кинетической энергии частиц вещества. По условию задачи, температура 1 кг пара и 1 кг воды одинакова. Это означает, что средняя кинетическая энергия движения молекул в обоих агрегатных состояниях одинакова.

Однако потенциальная энергия взаимодействия молекул в воде (жидкость) и в паре (газ) существенно различается. В жидком состоянии молекулы находятся близко друг к другу, и между ними действуют значительные силы притяжения. Для того чтобы перевести вещество из жидкого состояния в газообразное (процесс парообразования) при постоянной температуре, необходимо сообщить ему определенное количество теплоты, называемое удельной теплотой парообразования. Эта энергия расходуется на преодоление сил межмолекулярного притяжения и на совершение работы против внешнего давления при расширении. В результате молекулы в паре оказываются на значительно больших расстояниях друг от друга, чем в воде.

Увеличение расстояния между молекулами приводит к увеличению их потенциальной энергии. Следовательно, потенциальная энергия 1 кг пара больше, чем потенциальная энергия 1 кг воды при той же температуре.

Таким образом, поскольку кинетические энергии молекул воды и пара равны, а потенциальная энергия молекул пара больше, то и полная внутренняя энергия 1 кг пара оказывается больше внутренней энергии 1 кг воды при той же температуре.

Ответ: больше, чем внутренняя энергия 1 кг воды при той же температуре.