Номер 3, страница 12 - гдз по физике 8 класс самостоятельные работы Генденштейн, Орлов

Самостоятельная работа 2. Энергия топлива. Изменение агрегатного состояния вещества. Вариант 1 - номер 3, страница 12.

Условие.

3. В каком из следующих явлений внутренняя энергия тела увеличивается при постоянной температуре?

А. Нагревание.

Б. Плавление.

В. Кристаллизация.

Г. Конденсация пара.

Решение.

Решение

Внутренняя энергия тела ($\text{U}$) состоит из кинетической энергии хаотического движения его частиц (молекул, атомов) и потенциальной энергии их взаимодействия. Кинетическая энергия частиц напрямую зависит от температуры тела. Потенциальная энергия зависит от расстояния между частицами, то есть от агрегатного состояния вещества.

Условие задачи состоит в том, что температура тела постоянна ($T = const$). Это означает, что средняя кинетическая энергия его частиц не изменяется. Следовательно, изменение внутренней энергии может происходить только за счет изменения потенциальной энергии взаимодействия частиц, что характерно для фазовых переходов.

Рассмотрим предложенные явления:

А. Нагревание.

При нагревании температура тела повышается. Это приводит к увеличению средней кинетической энергии частиц, а значит, и к увеличению внутренней энергии. Однако это противоречит условию постоянства температуры.

Б. Плавление.

Плавление — это переход вещества из твердого состояния в жидкое. Этот процесс происходит при постоянной температуре, называемой температурой плавления. Для того чтобы расплавить твердое тело, к нему необходимо подводить теплоту. Эта энергия ($Q = \lambda m$) расходуется на разрушение кристаллической решетки, то есть на увеличение потенциальной энергии взаимодействия молекул. Так как кинетическая энергия молекул остается неизменной (температура постоянна), а потенциальная энергия увеличивается, внутренняя энергия тела возрастает. Это полностью соответствует условию задачи.

В. Кристаллизация.

Кристаллизация (или отвердевание) — процесс, обратный плавлению, то есть переход из жидкого состояния в твердое. Он также протекает при постоянной температуре. В ходе кристаллизации вещество, наоборот, выделяет энергию, так как при образовании кристаллической решетки потенциальная энергия взаимодействия частиц уменьшается. Следовательно, внутренняя энергия тела уменьшается.

Г. Конденсация пара.

Конденсация — это переход вещества из газообразного состояния в жидкое при постоянной температуре. Во время этого процесса частицы сближаются, и силы межмолекулярного притяжения совершают работу, в результате чего выделяется теплота. Потенциальная энергия взаимодействия частиц уменьшается, поэтому внутренняя энергия тела также уменьшается.

Таким образом, единственным процессом, при котором внутренняя энергия тела увеличивается при постоянной температуре, является плавление.

Ответ: Б. Плавление.