Обсуди с товарищами, страница 49 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

Объясните, какие энергетические преобразования наблюдаются при отвердевании воды.

Отвердевание воды, также известное как кристаллизация или замерзание, — это процесс фазового перехода вещества из жидкого состояния в твердое. Этот процесс для воды при нормальном атмосферном давлении происходит при постоянной температуре 0 °C и сопровождается выделением энергии.

Энергетические преобразования, происходящие в это время, связаны с изменением внутренней энергии воды. Внутренняя энергия любого тела состоит из двух основных компонентов: кинетической энергии теплового движения его частиц (молекул) и потенциальной энергии их взаимодействия.

Во время самого процесса отвердевания температура воды остается постоянной. Поскольку температура является мерой средней кинетической энергии молекул, это означает, что их средняя кинетическая энергия не изменяется.

Однако при переходе из жидкого состояния в твердое кардинально меняется структура вещества. Молекулы воды, которые в жидкости двигались хаотично, выстраиваются в упорядоченную кристаллическую решетку льда. При этом между ними образуются прочные межмолекулярные связи. Формирование этих связей приводит к уменьшению потенциальной энергии взаимодействия молекул, так как система переходит в более энергетически выгодное, стабильное состояние.

Следовательно, общее уменьшение внутренней энергии воды происходит исключительно за счет уменьшения её потенциальной составляющей. Эта "избыточная" энергия выделяется во внешнюю среду в виде тепла. Количество этой энергии называется теплотой кристаллизации и для массы воды $m$ равно $Q = \lambda m$, где $\lambda$ — удельная теплота кристаллизации воды. Таким образом, происходит преобразование внутренней потенциальной энергии вещества в тепловую энергию, которая рассеивается в окружающем пространстве.

Ответ: При отвердевании воды её внутренняя энергия уменьшается. Это уменьшение происходит за счет снижения потенциальной энергии взаимодействия молекул, которые образуют упорядоченную кристаллическую решетку. Кинетическая энергия молекул при этом не меняется, так как процесс кристаллизации идет при постоянной температуре. Уменьшение потенциальной энергии приводит к выделению тепла в окружающую среду.