Номер 2, страница 45 - гдз по физике 8 класс учебник Кронгарт, Насохова

2. В сосуде находятся лед и вода в одинаковом количестве при температуре 0°С. Одинакова ли их внутренняя энергия? Ответ обоснуйте.

2. Внутренняя энергия тела, обозначаемая как $U$, представляет собой сумму кинетической энергии $E_k$ хаотического движения составляющих его частиц (молекул) и потенциальной энергии $E_p$ их взаимного расположения и взаимодействия: $U = E_k + E_p$.

Температура является мерой средней кинетической энергии молекул. Так как по условию лед и вода имеют одинаковую температуру 0 °C, средние кинетические энергии их молекул равны.

Однако лед и вода находятся в разных агрегатных состояниях. Лед — это твердое тело с упорядоченной кристаллической структурой, в которой молекулы сильно связаны друг с другом. Вода — это жидкость, в которой эта структура разрушена. Для того чтобы расплавить лед, то есть перевести его из твердого состояния в жидкое при той же температуре 0 °C, необходимо сообщить ему определенное количество теплоты (теплоту плавления). Эта энергия ($Q = \lambda m$, где $\lambda$ — удельная теплота плавления, а $m$ — масса) расходуется на разрыв связей в кристаллической решетке, что приводит к увеличению потенциальной энергии взаимодействия молекул.

Таким образом, хотя кинетические энергии молекул у воды и льда при 0 °C одинаковы, потенциальная энергия молекул воды выше. Следовательно, и полная внутренняя энергия воды будет больше, чем внутренняя энергия такой же массы льда.

Ответ: Нет, внутренняя энергия льда и воды не одинакова. Внутренняя энергия одинаковой массы воды при температуре 0 °C больше, чем внутренняя энергия льда при той же температуре. Это объясняется тем, что для плавления льда и перехода его в жидкое состояние требуется дополнительная энергия, которая увеличивает потенциальную энергию взаимодействия молекул, в то время как их кинетическая энергия (зависящая от температуры) остается прежней.