Номер 2, страница 34 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

2. Вода массой 2 кг остыла от 95 до 25 °С. На сколько при этом изменилась её внутренняя энергия?

Дано:

Масса воды ($m$) = 2 кг

Начальная температура ($t_1$) = 95 °C

Конечная температура ($t_2$) = 25 °C

Удельная теплоемкость воды ($c$) = 4200 Дж/(кг·°C)

Данные представлены в единицах, совместимых с системой СИ для тепловых расчетов. Масса в килограммах (кг), а изменение температуры в градусах Цельсия (°C) численно равно изменению в Кельвинах (К), поэтому перевод не требуется.

Найти:

Изменение внутренней энергии воды ($\Delta U$).

Решение:

Изменение внутренней энергии ($\Delta U$) при охлаждении тела (без изменения его агрегатного состояния) равно количеству теплоты ($Q$), которое тело отдает в окружающую среду. Так как вода остывает, ее внутренняя энергия уменьшается, следовательно, изменение внутренней энергии будет иметь отрицательное значение.

Количество теплоты, отданное водой, рассчитывается по формуле:

$Q = c \cdot m \cdot (t_2 - t_1)$

Изменение внутренней энергии равно этому количеству теплоты:

$\Delta U = Q$

Сначала вычислим разность температур:

$\Delta t = t_2 - t_1 = 25^{\circ}\text{C} - 95^{\circ}\text{C} = -70^{\circ}\text{C}$

Теперь подставим все известные значения в формулу для расчета изменения внутренней энергии:

$\Delta U = 4200 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot ^{\circ}\text{C}} \cdot 2 \text{ кг} \cdot (-70^{\circ}\text{C})$

Выполним вычисления:

$\Delta U = 8400 \cdot (-70) \text{ Дж}$

$\Delta U = -588000 \text{ Дж}$

Это значение можно для удобства перевести в килоджоули (кДж), учитывая, что 1 кДж = 1000 Дж:

$\Delta U = \frac{-588000}{1000} \text{ кДж} = -588 \text{ кДж}$

Знак "минус" в результате означает, что внутренняя энергия тела уменьшилась.

Ответ: внутренняя энергия воды уменьшилась на 588000 Дж (или 588 кДж).