Номер 4, страница 40 - гдз по физике 8 класс дидактические материалы Марон, Марон

Тесты для самоконтроля. ТС-3. Плавление и отвердевание. Вариант 1 - номер 4, страница 40.

Условие.

4. Что можно сказать о внутренней энергии расплавленного и нерасплавленного куска меди массой 1 кг при температуре 1085 °C?

А. Их внутренние энергии одинаковы.

Б. Внутренняя энергия у расплавленного куска меди больше.

В. Внутренняя энергия у расплавленного куска меди меньше.

Решение.

Решение

Внутренняя энергия тела ($\text{U}$) представляет собой сумму кинетической энергии теплового движения составляющих его частиц (атомов, молекул) и потенциальной энергии их взаимодействия.

$U = E_{кинетическая} + E_{потенциальная}$

В данном вопросе сравнивается внутренняя энергия одного и того же куска меди массой 1 кг в двух разных агрегатных состояниях — твердом (нерасплавленном) и жидком (расплавленном), но при одинаковой температуре $1085$ °C, которая является температурой плавления меди.

Так как температура является мерой средней кинетической энергии частиц вещества, то при одинаковой температуре средняя кинетическая энергия атомов меди в твердом и жидком состояниях будет одинаковой.

Процесс плавления — это фазовый переход из твердого состояния в жидкое, который происходит при постоянной температуре. Для того чтобы расплавить твердое тело, уже нагретое до температуры плавления, к нему необходимо подвести определенное количество теплоты. Это количество теплоты ($\text{Q}$) называется теплотой плавления и вычисляется по формуле:

$Q = \lambda \cdot m$

где $\lambda$ — удельная теплота плавления вещества, а $\text{m}$ — его масса.

Согласно первому закону термодинамики, подведенная теплота идет на изменение внутренней энергии системы. Энергия, затраченная на плавление, расходуется на разрушение кристаллической решетки твердого тела, то есть на преодоление сил притяжения между атомами. Это приводит к увеличению потенциальной энергии взаимодействия атомов. Кинетическая энергия при этом не изменяется, так как температура остается постоянной.

Таким образом, внутренняя энергия расплавленного (жидкого) куска меди будет больше внутренней энергии твердого куска меди при той же температуре на величину, равную сообщенной теплоте плавления.

$U_{расплавленной} = U_{нерасплавленной} + Q$

Поскольку для плавления теплоту необходимо подводить ($Q > 0$), то внутренняя энергия расплавленного куска меди больше.

Ответ: Б. Внутренняя энергия у расплавленного куска меди больше.