Номер 3, страница 23 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

Обсуди с товарищем. Параграф 5. Внутренняя энергия. Глава 1. Тепловые явления - номер 3, страница 23.

Условие.

3. Что происходит с внутренней энергией при переходе вещества из газообразного состояния в жидкое и затем в твёрдое?

Решение 1.

Решение 3.

Решение 4.

Внутренняя энергия ($U$) термодинамической системы — это полная энергия этой системы, за вычетом кинетической энергии движения системы как целого и потенциальной энергии системы во внешних полях. Она состоит из суммы кинетических энергий хаотического движения всех частиц системы (молекул, атомов, ионов) и потенциальных энергий их взаимодействия друг с другом.
$U = E_k + E_p$
Где $E_k$ — суммарная кинетическая энергия частиц, а $E_p$ — суммарная потенциальная энергия их взаимодействия.
Рассмотрим, как меняется внутренняя энергия при фазовых переходах, описанных в вопросе.

Переход из газообразного состояния в жидкое (конденсация)
В газообразном состоянии молекулы вещества движутся с большими скоростями и находятся на значительных расстояниях друг от друга. Из-за больших расстояний силы межмолекулярного взаимодействия очень малы, поэтому потенциальная энергия взаимодействия молекул близка к нулю (или имеет большое положительное значение, в зависимости от выбора нулевого уровня). Кинетическая энергия молекул велика.
При конденсации газ превращается в жидкость. Этот процесс происходит при постоянной температуре (температуре кипения) и сопровождается выделением теплоты, называемой удельной теплотой парообразования. Молекулы в жидкости располагаются гораздо ближе друг к другу. Вследствие этого силы межмолекулярного притяжения становятся значительными, что приводит к существенному уменьшению потенциальной энергии системы. Так как температура при фазовом переходе не меняется, средняя кинетическая энергия молекул остается прежней. Выделение энергии во внешнюю среду означает, что внутренняя энергия вещества уменьшается. Это уменьшение происходит в основном за счет уменьшения потенциальной энергии взаимодействия молекул.

Переход из жидкого состояния в твёрдое (кристаллизация)
В жидком состоянии молекулы расположены близко, но могут перемещаться друг относительно друга. При переходе в твердое (кристаллическое) состояние, называемом кристаллизацией или замерзанием, молекулы или атомы занимают фиксированные положения в узлах кристаллической решетки. Они образуют упорядоченную структуру и могут совершать лишь колебательные движения около своих положений равновесия.
Этот процесс также происходит при постоянной температуре (температуре плавления) и сопровождается выделением теплоты (удельной теплоты плавления). Формирование упорядоченной структуры приводит к еще большему уменьшению расстояний между частицами и усилению их взаимодействия, что вызывает дальнейшее снижение их потенциальной энергии. Поскольку температура при кристаллизации не изменяется, средняя кинетическая энергия частиц остается постоянной. Уменьшение внутренней энергии происходит за счет выделения теплоты, что соответствует уменьшению потенциальной энергии взаимодействия частиц.

Таким образом, при переходе вещества из газообразного состояния в жидкое и затем в твердое, его внутренняя энергия последовательно уменьшается на каждом этапе.
Ответ: При переходе вещества из газообразного состояния в жидкое его внутренняя энергия уменьшается. При последующем переходе из жидкого состояния в твёрдое его внутренняя энергия уменьшается ещё больше. В целом, в процессе перехода газ → жидкость → твёрдое тело внутренняя энергия вещества уменьшается.