Номер 3, страница 37, часть 1 - гдз по физике 8 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Глава II. Тепловые явления. Параграф 4. Внутренняя энергия. Количество теплоты. Виды теплопередачи - номер 3, страница 37.

Условие.

3. Одна банка с водой стоит на столе, а другая такая же банка стоит на полу. Температура воды в банках одинакова. Равны ли значения внутренней энергии воды в банках? Если нет, то в какой банке внутренняя энергия воды больше?

Решение.

Для ответа на этот вопрос необходимо определить, что такое внутренняя энергия и от каких параметров она зависит. Внутренняя энергия тела, $\text{U}$, представляет собой сумму кинетической энергии хаотического (теплового) движения его частиц (молекул, атомов) и потенциальной энергии их взаимодействия друг с другом. Важно отметить, что внутренняя энергия не включает в себя кинетическую и потенциальную энергию тела как единого целого.

Для вещества в определённом агрегатном состоянии (в данном случае, для жидкой воды) внутренняя энергия в первую очередь зависит от его массы и температуры.

Согласно условию задачи, у нас есть две одинаковые банки с водой. Это означает, что масса воды $\text{m}$ в обеих банках одинакова. Также прямо указано, что температура воды $\text{T}$ в обеих банках одинакова.

Поскольку температура является мерой средней кинетической энергии молекул, а массы и агрегатное состояние воды в обеих банках одинаковы, то и кинетическая, и потенциальная составляющие внутренней энергии будут равны. Следовательно, значения внутренней энергии воды в обеих банках одинаковы.

Тот факт, что одна банка стоит на столе, а другая на полу, означает, что они обладают разной механической потенциальной энергией $E_p = mgh$ относительно Земли (или любого другого нулевого уровня). Банка на столе имеет большую потенциальную энергию. Однако эта энергия является внешней по отношению к воде как к термодинамической системе и не входит в состав её внутренней энергии.

Ответ: Значения внутренней энергии воды в банках равны.