Номер 2, страница 64 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

Упражнение 14. § 17. Удельная теплота плавления. Глава 1. Тепловые явления - номер 2, страница 64.

2. В стакане находятся одинаковые массы воды и льда при температуре 0 °С. Обладает ли лёд внутренней энергией? Одинакова ли внутренняя энергия воды и льда?

Обладает ли лёд внутренней энергией?

Да, лёд, как и любое физическое тело, температура которого выше абсолютного нуля (-273,15 °C или 0 К), обладает внутренней энергией. Внутренняя энергия тела складывается из кинетической энергии хаотического движения составляющих его частиц (в данном случае молекул воды) и потенциальной энергии их взаимодействия. При температуре 0 °C молекулы воды в кристаллической решётке льда не прекращают своё движение, а совершают колебания около своих положений равновесия. Это колебательное движение означает наличие у них кинетической энергии. Кроме того, между молекулами существуют силы притяжения, которые определяют их потенциальную энергию. Сумма этих энергий и составляет внутреннюю энергию льда.

Ответ: Да, лёд обладает внутренней энергией.

Одинакова ли внутренняя энергия воды и льда?

Нет, внутренняя энергия одинаковых масс воды и льда при температуре 0 °C не одинакова. Внутренняя энергия воды больше.

Хотя температура воды и льда одинакова, что означает равенство средней кинетической энергии их молекул, их потенциальная энергия взаимодействия различна. Вода и лёд при 0 °C находятся в разных агрегатных состояниях. Лёд — это твёрдое тело с упорядоченной кристаллической структурой. Вода — это жидкость, в которой эта структура разрушена.

Для того чтобы превратить лёд массой $m$ в воду при той же температуре 0 °C, необходимо подвести к нему определённое количество теплоты $Q$, которое называется теплотой плавления. Эта теплота рассчитывается по формуле: $Q = \lambda \cdot m$, где $ \lambda $ — удельная теплота плавления льда.

Эта подводимая энергия не увеличивает кинетическую энергию молекул (температура не меняется), а полностью идёт на разрушение связей в кристаллической решётке, то есть на увеличение потенциальной энергии взаимодействия молекул. Следовательно, внутренняя энергия воды при 0 °C больше внутренней энергии льда той же массы на величину $Q = \lambda \cdot m$.

Ответ: Нет, внутренняя энергия воды больше, чем внутренняя энергия льда той же массы при той же температуре.