Номер 2, страница 47 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

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 (табличное значение), $c = 4200 \frac{Дж}{кг \cdot °C}$

Все величины представлены в единицах, совместимых с системой СИ, перевод не требуется. Изменение температуры в градусах Цельсия равно изменению температуры в Кельвинах.

Найти:

Изменение внутренней энергии воды, $\Delta U$

Решение:

При охлаждении тела его внутренняя энергия уменьшается. Изменение внутренней энергии $\Delta U$ в процессе теплообмена (без совершения работы) равно количеству теплоты $Q$, полученному или отданному телом. Так как вода остывает, она отдает тепло, поэтому ее внутренняя энергия уменьшается.

Количество теплоты $Q$, которое выделяется при остывании воды, можно рассчитать по формуле:

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

где:

• $c$ – удельная теплоемкость воды,
• $m$ – масса воды,
• $(t_1 - t_2)$ – разность начальной и конечной температур.

Подставим известные значения в формулу:

$Q = 4200 \frac{Дж}{кг \cdot °C} \cdot 2 \, кг \cdot (95 \, °C - 25 \, °C)$

Сначала вычислим изменение температуры:

$95 \, °C - 25 \, °C = 70 \, °C$

Теперь вычислим количество отданной теплоты:

$Q = 4200 \cdot 2 \cdot 70 = 588000$ Дж

Изменение внутренней энергии $\Delta U$ равно количеству отданной теплоты, взятому со знаком минус, так как энергия уходит из системы:

$\Delta U = -Q = -588000$ Дж

Вопрос "На сколько при этом изменилась её внутренняя энергия?" означает, что нужно указать, как она изменилась — увеличилась или уменьшилась, и на какую величину. Так как вода остыла, ее внутренняя энергия уменьшилась на 588000 Дж. Можно также выразить это значение в килоджоулях (кДж):

$588000 \, Дж = 588 \, кДж$

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