Номер 4, страница 25 - гдз по физике 8 класс тренажёр Хмельницкая

Проверочная работа № 5. Температура кипения. Удельная теплота парообразования. Вариант 1 - номер 4, страница 25.

Решение.

4. Какое вещество массой 1 кг имеет меньшую внутреннюю энергию: спирт при 78 °С или пары спирта при той же температуре? Ответ поясните.

Формула: _______.

Расчёт: _______.

Ответ: _______.

Решение.

Внутренняя энергия тела ($\text{U}$) складывается из кинетической энергии хаотического движения его молекул ($E_k$) и потенциальной энергии их взаимодействия ($E_p$).

Так как температура спирта и его паров одинакова ($78 \text{ °C}$), то средняя кинетическая энергия их молекул также одинакова.

Однако, для того чтобы превратить жидкий спирт в пар при той же температуре (т.е. совершить фазовый переход), необходимо затратить энергию, называемую теплотой парообразования. Эта энергия идет на разрыв межмолекулярных связей и, следовательно, на увеличение потенциальной энергии молекул. В газообразном состоянии (пар) молекулы находятся дальше друг от друга и их потенциальная энергия взаимодействия значительно выше, чем в жидком состоянии.

Таким образом, при одинаковой кинетической энергии, внутренняя энергия паров спирта будет больше внутренней энергии жидкого спирта за счет большей потенциальной энергии.

Дано:

$m = 1 \text{ кг}$

$t = 78 \text{ °C}$

$L_{спирта} \approx 0.9 \cdot 10^6 \text{ Дж/кг}$ (удельная теплота парообразования спирта)

Найти:

Сравнить внутреннюю энергию жидкого спирта ($U_{жид}$) и паров спирта ($U_{пар}$) и определить, какая из них меньше.

Решение:

Разница во внутренней энергии между паром и жидкостью при температуре кипения равна количеству теплоты, необходимой для парообразования.

Формула:

Количество теплоты, необходимое для превращения жидкости в пар: $Q = L \cdot m$.

Внутренняя энергия пара больше внутренней энергии жидкости на эту величину: $U_{пар} = U_{жид} + Q = U_{жид} + L \cdot m$.

Расчёт:

Найдем, на сколько внутренняя энергия 1 кг паров спирта больше внутренней энергии 1 кг жидкого спирта при температуре $78 \text{ °C}$:

$\Delta U = U_{пар} - U_{жид} = L \cdot m = 0.9 \cdot 10^6 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}} \cdot 1 \text{ кг} = 0.9 \cdot 10^6 \text{ Дж}$.

Так как $\Delta U > 0$, то $U_{пар} > U_{жид}$. Следовательно, меньшую внутреннюю энергию имеет жидкий спирт.

Ответ:

Меньшую внутреннюю энергию имеет спирт в жидком состоянии. Это связано с тем, что при переходе вещества из жидкого состояния в газообразное при постоянной температуре, подводимая энергия (теплота парообразования) расходуется на увеличение потенциальной энергии взаимодействия молекул, в то время как их кинетическая энергия остается неизменной. Поэтому внутренняя энергия пара всегда больше внутренней энергии жидкости той же массы при температуре кипения.