Обсуди с товарищами, страница 44 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

Объясните, почему при переходе вещества из твёрдого состояния в жидкое, а затем в газообразное внутренняя энергия тела увеличивается, даже если его температура не меняется. Что происходит с внутренней энергией при обратном переходе вещества из газообразного в жидкое и затем в твёрдое состояние?

Объясните, почему при переходе вещества из твёрдого состояния в жидкое, а затем в газообразное внутренняя энергия тела увеличивается, даже если его температура не меняется.

Внутренняя энергия тела ($U$) представляет собой сумму кинетической энергии ($E_{кин}$) хаотического теплового движения составляющих его частиц (атомов, молекул) и потенциальной энергии ($E_{пот}$) их взаимодействия друг с другом: $U = E_{кин} + E_{пот}$.

Температура вещества является мерой средней кинетической энергии его частиц. Если в процессе фазового перехода (например, плавления или кипения) температура вещества остаётся постоянной, это означает, что средняя кинетическая энергия его молекул не изменяется.

Однако при переходе из одного агрегатного состояния в другое меняется взаимное расположение частиц и, следовательно, их потенциальная энергия.

• При переходе из твёрдого состояния в жидкое (плавление), вся подводимая к телу энергия расходуется на разрушение жёсткой кристаллической решётки. Частицы получают большую свободу движения, среднее расстояние между ними увеличивается. Это приводит к росту потенциальной энергии их взаимодействия.
• При переходе из жидкого состояния в газообразное (парообразование), подводимая энергия идёт на преодоление сил межмолекулярного притяжения в жидкости. Молекулы разлетаются на большие расстояния друг от друга, и их потенциальная энергия значительно возрастает.

Таким образом, хотя кинетическая энергия молекул (связанная с температурой) не меняется, их потенциальная энергия (связанная с расстоянием и силами взаимодействия) увеличивается. Это и приводит к увеличению общей внутренней энергии вещества.

Ответ: При фазовых переходах из твёрдого состояния в жидкое и из жидкого в газообразное подводимая к телу теплота идёт не на увеличение скорости движения молекул (температура постоянна), а на разрушение связей между ними. Это увеличивает среднее расстояние между молекулами и, следовательно, их потенциальную энергию. Так как внутренняя энергия является суммой кинетической и потенциальной энергий, её общее значение возрастает.

Что происходит с внутренней энергией при обратном переходе вещества из газообразного в жидкое и затем в твёрдое состояние?

При обратных фазовых переходах — конденсации (газ → жидкость) и кристаллизации (жидкость → твёрдое тело) — происходят процессы, противоположные плавлению и парообразованию.

• При конденсации молекулы из газовой фазы сближаются, и между ними возникают силы притяжения. Система переходит в более устойчивое состояние с меньшей потенциальной энергией. При этом в окружающую среду выделяется энергия (теплота конденсации).
• При кристаллизации (затвердевании) частицы жидкости выстраиваются в упорядоченную кристаллическую решётку. Образование прочных связей сопровождается выделением ещё большего количества энергии (теплоты кристаллизации) и дальнейшим уменьшением потенциальной энергии системы.

Поскольку эти процессы также происходят при постоянной температуре (температуре конденсации и кристаллизации соответственно), кинетическая энергия молекул остаётся неизменной. Уменьшение потенциальной энергии взаимодействия частиц приводит к уменьшению общей внутренней энергии вещества.

Ответ: При обратном переходе вещества из газообразного состояния в жидкое (конденсация) и затем в твёрдое (кристаллизация) внутренняя энергия уменьшается. Это связано с тем, что при образовании связей между молекулами и их сближении выделяется энергия, что приводит к уменьшению их потенциальной энергии при постоянной кинетической энергии.