Номер 2.20, страница 11 - гдз по физике 8 класс задачник Артеменков, Ломаченков

II. Изменения агрегатного состояния вещества - номер 2.20, страница 11.

Условие.

2.20 Что обладает большей внутренней энергией: вода температурой 100 °C или водяной пар той же массы и той же температуры?

Решение.

Решение

Внутренняя энергия вещества представляет собой сумму кинетической энергии теплового движения его частиц (молекул, атомов) и потенциальной энергии их взаимодействия.

В условии задачи сказано, что температура воды и водяного пара одинакова и равна 100 °С. Так как температура является мерой средней кинетической энергии движения молекул, то этот компонент внутренней энергии для воды и пара будет одинаковым.

Однако, вода и водяной пар находятся в разных агрегатных состояниях: жидком и газообразном соответственно. Чтобы перевести воду из жидкого состояния в газообразное (в пар) при постоянной температуре, необходимо сообщить ей дополнительную энергию — теплоту парообразования. Эта энергия расходуется на преодоление сил межмолекулярного притяжения и совершение работы по расширению, в результате чего среднее расстояние между молекулами значительно увеличивается. Это приводит к увеличению потенциальной энергии взаимодействия молекул.

Таким образом, при одинаковой массе и температуре, внутренняя энергия водяного пара будет больше внутренней энергии воды на величину затраченной теплоты парообразования ($Q = L \cdot m$, где $\text{L}$ - удельная теплота парообразования воды).

Ответ: большей внутренней энергией обладает водяной пар.