Номер 19, страница 66, часть 1 - гдз по физике 8 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Глава II. Тепловые явления. Параграф 7. Плавление и кристаллизация - номер 19, страница 66.

Условие.

19. Сравните внутреннюю энергию содержимого стаканов, изобра-женных на рисунках 7.3, а, б, если масса их содержимого одинакова. Обоснуйте свой ответ.

Рис. 7.3

Решение.

Решение:

Внутренняя энергия тела зависит от его температуры и от агрегатного состояния вещества. Температура определяет среднюю кинетическую энергию движения молекул, а агрегатное состояние — потенциальную энергию их взаимодействия.

1. Температура. В обоих стаканах находится смесь льда и воды, которая находится в состоянии теплового равновесия. Это означает, что температура содержимого в обоих стаканах одинакова и равна температуре плавления льда, то есть $T_а = T_б = 0^\circ \text{C}$. Следовательно, средняя кинетическая энергия молекул в обоих стаканах одинакова.

2. Агрегатное состояние. Различие во внутренней энергии будет обусловлено разным соотношением масс льда и воды. При плавлении лёд поглощает энергию (теплоту плавления), которая идет на разрушение кристаллической решётки, увеличивая потенциальную энергию взаимодействия молекул. Поэтому при одинаковой температуре ($0^\circ \text{C}$) внутренняя энергия определённой массы воды больше внутренней энергии такой же массы льда.

3. Сравнение. Из рисунков видно, что в стакане б находится больше воды (и, соответственно, меньше льда), чем в стакане а. По условию, общая масса содержимого в стаканах одинакова. Поскольку в стакане б большая часть вещества находится в жидком состоянии, которое обладает большей удельной внутренней энергией, то и суммарная внутренняя энергия его содержимого ($U_б$) будет больше, чем внутренняя энергия содержимого стакана а ($U_а$).

Таким образом, $U_б > U_а$.

Ответ: Внутренняя энергия содержимого стакана б больше, чем внутренняя энергия содержимого стакана а. Обоснование: при одинаковой общей массе и температуре ($0^\circ \text{C}$) в стакане б содержится больше воды, а внутренняя энергия воды при температуре плавления больше, чем внутренняя энергия такой же массы льда.