Номер 6, страница 23 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

Вопросы после параграфа. § 5. Внутренняя энергия. Глава 1. Тепловые явления - номер 6, страница 23.

6. Объясните, почему при переходе вещества из жидкого состояния в газообразное внутренняя энергия тела увеличивается, даже если его температура не меняется.

6. Решение

Внутренняя энергия тела ($U$) складывается из двух основных компонентов: кинетической энергии ($E_к$) хаотического движения его частиц (атомов или молекул) и потенциальной энергии ($E_п$) их взаимодействия друг с другом.

$U = E_к + E_п$

Температура является мерой средней кинетической энергии частиц вещества. Следовательно, если температура тела не меняется в процессе фазового перехода (например, при кипении), то средняя кинетическая энергия ($E_к$) его молекул остается постоянной.

Переход вещества из жидкого состояния в газообразное (этот процесс называется парообразованием) требует затрат энергии. В жидком состоянии молекулы расположены близко друг к другу, и между ними действуют значительные силы притяжения. Чтобы «оторвать» молекулы друг от друга и переместить их на большие расстояния, характерные для газообразного состояния, необходимо совершить работу против этих сил притяжения.

Энергия, которая подводится к жидкости во время кипения (удельная теплота парообразования), идет не на увеличение скорости движения молекул (то есть не на повышение температуры), а именно на совершение этой работы. Совершённая работа приводит к увеличению потенциальной энергии взаимодействия молекул ($E_п$), так как расстояние между ними значительно возрастает.

Таким образом, хотя кинетическая энергия молекул ($E_к$) остается неизменной (поскольку температура постоянна), потенциальная энергия их взаимодействия ($E_п$) существенно увеличивается. Поскольку внутренняя энергия ($U$) является суммой этих двух энергий, общее значение внутренней энергии тела при переходе из жидкого состояния в газообразное возрастает.

Ответ: При переходе вещества из жидкого в газообразное состояние при постоянной температуре подводимая к нему энергия (теплота парообразования) расходуется на преодоление сил межмолекулярного притяжения и увеличение расстояния между молекулами. Это приводит к росту потенциальной энергии взаимодействия молекул. Так как кинетическая энергия молекул (которая зависит от температуры) не меняется, а потенциальная энергия увеличивается, то и общая внутренняя энергия тела возрастает.