Номер 2, страница 10 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

2. В один стакан налили холодной воды, в другой — столько же горячей. Одинакова ли внутренняя энергия воды в этих стаканах?

Решение

Внутренняя энергия тела, обозначаемая как $U$, представляет собой сумму двух компонентов: кинетической энергии хаотического (теплового) движения всех частиц (молекул), из которых состоит тело, и потенциальной энергии их взаимодействия друг с другом.

Температура тела является прямой мерой средней кинетической энергии его молекул. Это означает, что чем выше температура, тем с большей средней скоростью движутся молекулы, и, соответственно, тем выше их средняя кинетическая энергия.

В условии задачи даны два стакана с одинаковым количеством воды. Будем считать, что «одинаковое количество» означает одинаковую массу воды $m$. При этом вода в одном стакане холодная, а в другом — горячая. Обозначим их температуры как $T_{холодной}$ и $T_{горячей}$ соответственно. Очевидно, что $T_{горячей} > T_{холодной}$.

Поскольку масса воды в стаканах одинакова, количество молекул воды в них также одинаково. Однако молекулы в стакане с горячей водой обладают большей средней кинетической энергией, чем молекулы в стакане с холодной водой. Следовательно, суммарная кинетическая энергия всех молекул горячей воды больше, чем у холодной.

Так как внутренняя энергия напрямую зависит от температуры (в основном через кинетическую энергию молекул), то внутренняя энергия горячей воды будет больше, чем внутренняя энергия холодной воды при той же массе.

Ответ: Нет, внутренняя энергия воды в этих стаканах не одинакова. Внутренняя энергия горячей воды больше, чем внутренняя энергия холодной воды.