Номер 1.11, страница 4 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Тепловые явления. 1. Внутренняя энергия - номер 1.11, страница 4.

Условие.

1.11. В сосуде находятся лед и вода одинаковой массы при температуре $0\ ^\circ C$. Обладает ли лед внутренней энергией? Одинакова ли внутренняя энергия воды и льда?

Решение.

Обладает ли лед внутренней энергией?

Да, лед обладает внутренней энергией. Внутренняя энергия тела — это сумма кинетической энергии хаотического движения всех его молекул и потенциальной энергии их взаимодействия. При температуре 0 °C (273,15 К), которая выше абсолютного нуля, молекулы воды в кристаллической решетке льда не прекращают свое движение, а совершают колебания около своих положений равновесия. Это означает, что они обладают кинетической энергией. Кроме того, между молекулами существуют силы притяжения и отталкивания, которые определяют их потенциальную энергию. Поскольку молекулы льда движутся и взаимодействуют, лед обладает внутренней энергией.

Ответ: Да, лед обладает внутренней энергией.

Одинакова ли внутренняя энергия воды и льда?

Нет, внутренняя энергия воды и льда одинаковой массы при температуре 0 °C не одинакова. Хотя температура у них одинаковая, что говорит о примерном равенстве средних кинетических энергий их молекул, они находятся в разных агрегатных состояниях. Лед — твердое тело, вода — жидкость. Чтобы превратить лед в воду при температуре плавления (0 °C), нужно сообщить ему дополнительную энергию — теплоту плавления. Эта энергия, равная $Q = \lambda \cdot m$, где $\lambda$ — удельная теплота плавления льда, а $\text{m}$ — его масса, расходуется на разрушение кристаллической решетки. В результате потенциальная энергия взаимодействия молекул в воде становится больше, чем во льду. Так как внутренняя энергия $\text{U}$ является суммой кинетической $E_к$ и потенциальной $E_п$ энергий ($U = E_к + E_п$), а потенциальная энергия воды больше, то и ее полная внутренняя энергия будет больше, чем у льда той же массы при той же температуре.

Ответ: Нет, внутренняя энергия воды больше, чем внутренняя энергия льда.