Задания для развития, страница 17 - гдз по физике 8 класс учебник Кронгарт, Насохова

• Определите, какие из ниже приведенных утверждений являются верными, какие — не верными:

1. С ростом температуры внутренняя энергия тела растет.

2. Внутренняя энергия не зависит от температуры.

3. Если температура двух тел одинакова, то и внутренняя энергия этих тел одинаковая.

4. Одно и то же вещество всегда обладает одной и той же внутренней энергией.

5. Внутренняя энергия одного и того же вещества в разных агрегатных состояниях разная.

Рис. 3.2. Опыт Румфорда

1. С ростом температуры внутренняя энергия тела растет.

Внутренняя энергия тела состоит из кинетической энергии хаотического движения составляющих его частиц (атомов, молекул, ионов) и потенциальной энергии их взаимодействия. Температура является макроскопическим параметром, который характеризует среднюю кинетическую энергию этих частиц. С увеличением температуры средняя скорость движения частиц возрастает, что приводит к увеличению их средней кинетической энергии. Следовательно, суммарная кинетическая энергия всех частиц тела, а значит и вся внутренняя энергия, растет. Для идеального газа, например, внутренняя энергия прямо пропорциональна абсолютной температуре: $U \sim T$.

Ответ: утверждение верное.

2. Внутренняя энергия не зависит от температуры.

Это утверждение прямо противоречит первому и является неверным. Как показано в опыте Румфорда (изображен на рисунке), совершение механической работы силами трения приводит к нагреванию тела (повышению его температуры). Нагревание означает увеличение внутренней энергии. Если бы внутренняя энергия не зависела от температуры, то изменение температуры тела было бы невозможно путем совершения работы или теплопередачи, что противоречит основам термодинамики и повседневным наблюдениям.

Ответ: утверждение неверное.

3. Если температура двух тел одинакова, то и внутренняя энергия этих тел одинаковая.

Это утверждение неверно. Внутренняя энергия — это экстенсивная величина, то есть она зависит от количества вещества (массы). Два тела могут иметь одинаковую температуру, но разную массу, и тогда тело с большей массой будет обладать большей внутренней энергией. Кроме того, внутренняя энергия зависит от рода вещества и его агрегатного состояния. Например, килограмм воды и килограмм железа при одинаковой температуре будут иметь разную внутреннюю энергию, так как у них разная теплоемкость и разная потенциальная энергия взаимодействия частиц.

Ответ: утверждение неверное.

4. Одно и то же вещество всегда обладает одной и той же внутренней энергией.

Это утверждение неверно. Внутренняя энергия вещества не является его постоянной характеристикой, а зависит от его состояния: массы, температуры, давления и агрегатного состояния. Например, внутренняя энергия 1 грамма воды при температуре 20°C будет меньше, чем внутренняя энергия 1 килограмма воды при той же температуре, и еще меньше, чем у 1 килограмма водяного пара при 100°C.

Ответ: утверждение неверное.

5. Внутренняя энергия одного и того же вещества в разных агрегатных состояниях разная.

Это утверждение верное. Переход вещества из одного агрегатного состояния в другое (например, плавление, кипение) требует затрат энергии (или сопровождается ее выделением) при постоянной температуре. Эта энергия, называемая удельной теплотой фазового перехода, идет на изменение потенциальной энергии взаимодействия между частицами вещества. Например, чтобы расплавить лед при 0°C, ему нужно сообщить теплоту плавления. В результате внутренняя энергия получившейся воды при 0°C будет больше, чем внутренняя энергия льда при той же температуре. Аналогично, внутренняя энергия пара всегда больше внутренней энергии жидкости при температуре кипения.

Ответ: утверждение верное.