Номер 9, страница 65, часть 1 - гдз по физике 8 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Глава II. Тепловые явления. Параграф 7. Плавление и кристаллизация - номер 9, страница 65.

Условие.

9. В пустой стакан положили несколько кубиков льда. Через некоторое время половина льда растаяла. Внутренняя энергия чего больше в этот момент: воды или льда? Обоснуйте свой ответ.

Решение.

Решение

По условию задачи, половина льда растаяла. Это означает, что в стакане находится смесь воды и льда, которая будет иметь температуру плавления льда, то есть 0°C. При этом масса образовавшейся воды равна массе оставшегося льда. Обозначим эту массу как $\text{m}$.

Внутренняя энергия вещества состоит из двух основных частей: кинетической энергии теплового движения составляющих его частиц (молекул) и потенциальной энергии их взаимодействия.

Поскольку температура и у оставшегося льда, и у образовавшейся воды одинакова (0°C), то средняя кинетическая энергия их молекул одинакова (так как температура является мерой средней кинетической энергии молекул).

Различие заключается в потенциальной энергии. Чтобы превратить лед в воду при постоянной температуре 0°C, необходимо затратить энергию, которая называется теплотой плавления. Эта энергия ($Q = \lambda \cdot m$, где $\lambda$ — удельная теплота плавления льда) идет на разрушение кристаллической структуры льда. В результате молекулы в воде оказываются на больших расстояниях друг от друга и слабее связаны, чем в кристаллической решетке льда. Это означает, что потенциальная энергия взаимодействия молекул в воде выше, чем во льду.

Следовательно, при одинаковой массе и температуре внутренняя энергия воды больше внутренней энергии льда.

Ответ: Внутренняя энергия воды больше, чем внутренняя энергия льда. Это связано с тем, что для перехода вещества из твердого состояния в жидкое (плавление) ему необходимо передать дополнительную энергию, которая увеличивает потенциальную энергию взаимодействия молекул, разрушая кристаллическую решетку.