Страница 23 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

1. Что называют внутренней энергией тела?

1. Что называют внутренней энергией тела?

Внутренняя энергия тела (или термодинамической системы) — это фундаментальное понятие в термодинамике, представляющее собой полную энергию системы за вычетом кинетической энергии её движения как целого и потенциальной энергии её положения во внешних полях (например, гравитационном). Внутренняя энергия, обозначаемая обычно буквой $U$, является функцией состояния системы, то есть она однозначно определяется параметрами состояния системы (её температурой, давлением, объёмом и т.д.) и не зависит от того, каким путём система пришла в это состояние.

Внутренняя энергия складывается из нескольких составляющих на микроскопическом уровне:

• Кинетическая энергия хаотического (теплового) движения частиц (молекул, атомов, ионов), из которых состоит тело. Эта энергия включает в себя энергию поступательного, вращательного и колебательного движения частиц. Чем выше температура тела, тем больше средняя кинетическая энергия его частиц.
• Потенциальная энергия взаимодействия частиц друг с другом. Эта энергия обусловлена силами межмолекулярного (межатомного) притяжения и отталкивания. Она зависит от среднего расстояния между частицами и, следовательно, от объёма и агрегатного состояния вещества (в идеальных газах ею пренебрегают, а в жидкостях и твёрдых телах она играет существенную роль).
• Внутриатомная и внутриядерная энергия. Это энергия движения электронов в атомах и энергия связи нуклонов (протонов и нейтронов) в ядрах. Эти составляющие, как правило, не изменяются в ходе обычных тепловых процессов и химических реакций, поэтому их изменение часто считают равным нулю, но они являются неотъемлемой частью полной внутренней энергии.

Таким образом, внутреннюю энергию можно представить как сумму кинетической энергии микрочастиц и потенциальной энергии их взаимодействия:

$U = E_{кин} + E_{пот}$

Важно подчеркнуть, что механическая энергия тела как целого (его кинетическая энергия, если тело движется с некоторой скоростью, и его потенциальная энергия в поле тяготения) не входит в состав внутренней энергии.

Для модели идеального газа, где взаимодействием между молекулами пренебрегают, внутренняя энергия является только суммой кинетических энергий его молекул и зависит исключительно от температуры. Для одноатомного идеального газа она вычисляется по формуле:

$U = \frac{3}{2} \nu R T$

где $\nu$ — количество вещества (в молях), $R$ — универсальная газовая постоянная, а $T$ — абсолютная температура.

Ответ: Внутренняя энергия тела — это сумма кинетической энергии хаотического теплового движения всех его частиц (молекул, атомов) и потенциальной энергии их взаимодействия друг с другом. Внутренняя энергия не включает в себя механическую энергию тела как единого целого.

2. Рассмотрите превращения энергии, которые происходят при подъёме шара и при его падении.

1. Что называют внутренней энергией тела?

Внутренней энергией тела (обозначается буквой $U$) называют сумму кинетической энергии хаотического движения всех частиц (молекул, атомов, ионов), из которых состоит тело, и потенциальной энергии их взаимодействия друг с другом. Внутренняя энергия является функцией состояния системы и зависит от ее температуры и объема. Она не включает в себя кинетическую энергию движения тела как единого целого и его потенциальную энергию в поле внешних сил (например, в поле тяжести). Таким образом, если тело покоится, его механическая энергия может быть равна нулю, но внутренняя энергия, определяемая движением и взаимодействием его молекул, нулю не равна (за исключением абсолютного нуля температуры, который недостижим).

Ответ: Внутренняя энергия тела — это сумма кинетической энергии хаотического движения его частиц (атомов, молекул) и потенциальной энергии их взаимного притяжения и отталкивания.

2. Рассмотрите превращения энергии, которые происходят при подъёме шара и при его падении.

Полная механическая энергия тела — это сумма его кинетической ($E_к$) и потенциальной ($E_п$) энергий. Рассмотрим превращения этих энергий.

При подъёме шара:
Чтобы поднять шар, необходимо совершить работу против силы тяжести. Эта работа, совершаемая внешней силой, приводит к увеличению потенциальной энергии шара, которая определяется формулой $E_п = mgh$, где $m$ — масса шара, $g$ — ускорение свободного падения, $h$ — высота подъёма. Если шар поднимают из состояния покоя и на конечной высоте он также покоится, то вся совершенная работа превращается в потенциальную энергию. Таким образом, происходит преобразование работы внешней силы в потенциальную энергию тела.

При падении шара:
Когда шар свободно падает, его высота $h$ уменьшается, а скорость $v$ растет. Это означает, что его потенциальная энергия ($E_п$) уменьшается, а кинетическая энергия ($E_к = \frac{mv^2}{2}$) увеличивается. Происходит превращение потенциальной энергии в кинетическую. В идеальном случае (в вакууме) полная механическая энергия сохраняется. В реальных условиях часть механической энергии превращается во внутреннюю энергию шара и окружающего воздуха из-за работы силы сопротивления воздуха.

Ответ: При подъёме шара работа внешней силы превращается в его потенциальную энергию. При падении его потенциальная энергия превращается в кинетическую энергию (и частично во внутреннюю энергию, если учитывать сопротивление воздуха).

3. Что свидетельствует об изменении состояний свинцового (шара)?

Вопрос, вероятно, относится к классическому физическому опыту, в котором свинцовый шар падает на свинцовую плиту. При неупругом ударе шара о плиту его механическая энергия (в основном кинетическая, набранная при падении) почти полностью переходит во внутреннюю энергию шара и плиты. Об изменении состояния свинцового шара свидетельствуют два основных явления:

1. Деформация. Свинец — это мягкий и пластичный металл. При сильном ударе шар заметно изменяет свою форму (сплющивается). Работа, затраченная на изменение формы тела против сил межмолекулярного взаимодействия, приводит к увеличению потенциальной составляющей его внутренней энергии.

2. Нагревание. После удара температура и шара, и плиты повышается. Это можно зафиксировать с помощью термометра или тепловизора. Нагревание — это прямое проявление увеличения кинетической составляющей внутренней энергии, то есть увеличения средней скорости хаотического движения частиц вещества.

Таким образом, оба этих явления — деформация и нагревание — однозначно указывают на то, что механическая энергия падающего тела превратилась в его внутреннюю энергию.

Ответ: Об изменении состояния свинцового шара после удара свидетельствуют его деформация (изменение формы) и нагревание (повышение температуры), которые происходят вследствие перехода механической энергии во внутреннюю.

3. Что свидетельствует об изменении состояний свинцового шара и свинцовой плиты (см. рис. 9) в результате их соударения?

Решение

Соударение свинцового шара и свинцовой плиты является примером неупругого удара. Главная особенность неупругого удара заключается в том, что механическая энергия системы (в данном случае — кинетическая энергия шара до удара) не сохраняется. Она преобразуется в другие виды энергии, в первую очередь во внутреннюю энергию тел.

Об изменении состояний свинцового шара и плиты в результате их соударения свидетельствуют два основных наблюдаемых явления:

1. Деформация тел. Свинец — это мягкий и пластичный металл. При сильном ударе и шар, и плита изменят свою форму: шар сплющится, а на плите останется вмятина. Эта остаточная деформация является прямым свидетельством изменения механического состояния тел. Часть первоначальной кинетической энергии шара была затрачена на совершение работы по изменению формы тел.

2. Нагревание тел. Согласно закону сохранения и превращения энергии, та часть механической энергии, которая не пошла на работу по деформации, переходит во внутреннюю энергию шара и плиты. Увеличение внутренней энергии тела макроскопически проявляется в повышении его температуры. Таким образом, если измерить температуру шара и плиты до и сразу после удара, можно будет зафиксировать их нагревание.

Таким образом, можно записать преобразование энергии в следующем виде: начальная кинетическая энергия шара ($E_к$) переходит в работу по деформации ($A_{деф}$) и в изменение внутренней энергии тел ($\Delta U$):

$E_к \rightarrow A_{деф} + \Delta U$

Следовательно, изменение формы и повышение температуры являются ключевыми свидетельствами изменения состояния тел.

Ответ: Об изменении состояний свинцового шара и свинцовой плиты свидетельствуют их остаточная деформация (изменение формы) и их нагревание (повышение температуры) после соударения.

4. Приведите примеры перехода механической энергии тела в его внутреннюю энергию.

4. Переход механической энергии во внутреннюю происходит, когда над телом или его частями совершается работа силами трения или силами неупругой деформации. Механическая энергия (кинетическая и/или потенциальная) при этом не сохраняется, а "диссипирует", то есть превращается в теплоту, что эквивалентно увеличению внутренней энергии тела. Внутренняя энергия, в свою очередь, представляет собой сумму кинетических энергий хаотического движения частиц (атомов, молекул) тела и потенциальных энергий их взаимодействия. Увеличение внутренней энергии проявляется, как правило, в нагревании тела.

Примеры:
1. Трение. Если потереть ладони друг о друга, они нагреются. Кинетическая энергия движения ладоней (механическая энергия) за счет работы силы трения переходит во внутреннюю энергию кожи ладоней, увеличивая их температуру. То же самое происходит при торможении автомобиля: кинетическая энергия автомобиля переходит во внутреннюю энергию тормозных колодок и дисков, вызывая их сильный разогрев.
2. Падение тела с высоты. Метеорит, входя в атмосферу Земли, обладает огромной кинетической энергией. За счет трения о воздух эта энергия преобразуется во внутреннюю энергию метеорита и окружающего воздуха, что приводит к их разогреву до тысяч градусов и свечению. Аналогично, камень, упавший на землю, в момент удара теряет свою механическую энергию, которая переходит во внутреннюю энергию камня и грунта в месте падения (они незначительно нагреваются) и в энергию звуковых волн.
3. Неупругая деформация. Если ударить молотком по куску свинца, то свинец деформируется и нагреется. Кинетическая энергия молотка совершает работу по деформации свинца, и эта работа переходит во внутреннюю энергию свинца.
4. Перемешивание жидкости. При интенсивном перемешивании вязкой жидкости (например, меда) ложкой, механическая работа, затрачиваемая на преодоление сил внутреннего трения в жидкости, приводит к её незначительному нагреванию, то есть к увеличению её внутренней энергии.

Ответ: Примеры перехода механической энергии во внутреннюю: нагревание тормозных колодок при торможении автомобиля, нагревание ладоней при трении их друг о друга, разогрев и сгорание метеорита в атмосфере, нагревание гвоздя при забивании его молотком.

5. Внутренняя энергия тела ($U$) — это фундаментальная термодинамическая величина, которая определяется состоянием самого тела, а не его положением или движением в пространстве как целого. Она складывается из суммы кинетической энергии хаотического (теплового) движения всех его микрочастиц (молекул, атомов, ионов) и потенциальной энергии их взаимодействия друг с другом.

Внутренняя энергия зависит от нескольких ключевых факторов:
1. Температура. Это основной фактор. С повышением температуры средняя скорость хаотического движения частиц тела увеличивается, а значит, растет и их суммарная кинетическая энергия. Следовательно, внутренняя энергия тела увеличивается. Для идеального одноатомного газа, например, внутренняя энергия прямо пропорциональна абсолютной температуре: $U = \frac{3}{2}\nu RT$, где $\nu$ — количество вещества, $R$ — универсальная газовая постоянная, а $T$ — абсолютная температура.
2. Агрегатное состояние вещества. При одной и той же температуре внутренняя энергия вещества в газообразном состоянии больше, чем в жидком, а в жидком — больше, чем в твердом. Это связано с тем, что при переходе из одного агрегатного состояния в другое (например, при плавлении или кипении) изменяется потенциальная энергия взаимодействия частиц. Чтобы перевести вещество в более "свободное" состояние (например, из жидкости в газ), необходимо совершить работу против сил межмолекулярного притяжения, что увеличивает потенциальную, а значит, и полную внутреннюю энергию.
3. Масса тела (или количество вещества). Внутренняя энергия — аддитивная (или экстенсивная) величина. Это означает, что она прямо пропорциональна массе тела или количеству частиц в нем. Два килограмма воды при одинаковой температуре имеют вдвое большую внутреннюю энергию, чем один килограмм.
4. Химический состав и строение вещества. Разные вещества состоят из разных атомов и молекул, которые имеют разную массу и между которыми действуют разные по силе связи. Поэтому при одинаковых массе и температуре внутренняя энергия разных веществ будет различной.

Таким образом, внутренняя энергия не зависит от механической энергии тела, то есть от его скорости движения как целого и от его положения в поле тяготения.

Ответ: Внутренняя энергия тела зависит от его температуры, массы, агрегатного состояния (твердое, жидкое, газообразное) и химического состава вещества, из которого оно состоит.

5. От чего зависит внутренняя энергия тела?

Решение

Внутренняя энергия тела ($U$) — это сумма кинетической энергии хаотического (теплового) движения всех частиц (атомов, молекул, ионов), из которых состоит тело, и потенциальной энергии их взаимодействия друг с другом.

Таким образом, внутренняя энергия зависит от нескольких ключевых факторов:

1. Температура. С повышением температуры увеличивается средняя скорость теплового движения частиц тела. Это приводит к росту их суммарной кинетической энергии и, следовательно, к увеличению внутренней энергии тела.
2. Агрегатное состояние вещества. Потенциальная энергия взаимодействия частиц зависит от расстояния между ними. При переходе вещества из одного агрегатного состояния в другое (например, из твердого в жидкое или из жидкого в газообразное) среднее расстояние между частицами изменяется, что ведет к изменению их потенциальной энергии. Например, при одинаковой температуре внутренняя энергия воды в виде пара больше, чем в жидком состоянии, так как при испарении совершается работа против сил межмолекулярного притяжения, и потенциальная энергия молекул возрастает.
3. Количество вещества (масса). Внутренняя энергия — это экстенсивная величина, то есть она прямо пропорциональна количеству частиц в теле. Чем больше масса тела, тем, при прочих равных условиях (температуре и агрегатном состоянии), больше его внутренняя энергия.

Для идеального газа, где взаимодействием молекул пренебрегают, внутренняя энергия зависит только от температуры и количества вещества. Например, для идеального одноатомного газа она вычисляется по формуле:

$U = \frac{3}{2}\nu RT = \frac{3}{2}\frac{m}{M}RT$

где $\nu$ — количество вещества, $m$ — масса газа, $M$ — его молярная масса, $R$ — универсальная газовая постоянная, а $T$ — абсолютная температура.

Важно отметить, что внутренняя энергия не зависит от механического движения тела как целого и от его положения в пространстве относительно других тел.

Ответ: Внутренняя энергия тела зависит от его температуры, агрегатного состояния и массы (или количества вещества).

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.

1. Подумайте, существует ли связь между внутренней энергией и температурой тела.

1. Да, между внутренней энергией и температурой тела существует прямая и фундаментальная связь. Чтобы понять эту связь, необходимо рассмотреть определения обоих понятий с точки зрения молекулярно-кинетической теории.

Внутренняя энергия ($U$) тела — это сумма кинетической энергии хаотического (теплового) движения всех частиц (атомов, молекул, ионов), из которых состоит тело, и потенциальной энергии их взаимодействия друг с другом.
$U = E_{\text{к}} + E_{\text{п}}$
Здесь $E_{\text{к}}$ — суммарная кинетическая энергия всех частиц, а $E_{\text{п}}$ — суммарная потенциальная энергия их взаимодействия.

Температура ($T$) — это физическая величина, которая является мерой средней кинетической энергии хаотического движения частиц тела. Для одной частицы средняя кинетическая энергия поступательного движения связана с абсолютной температурой соотношением:
$\bar{E}_{\text{к}} = \frac{3}{2}kT$
где $k$ — постоянная Больцмана, а $T$ — абсолютная температура в Кельвинах.

Связь между понятиями

Поскольку температура определяет среднюю кинетическую энергию частиц, а внутренняя энергия включает в себя сумму кинетических энергий всех частиц, то очевидно, что эти величины тесно связаны. При повышении температуры тела увеличивается средняя скорость движения его частиц. Это приводит к росту средней кинетической энергии каждой частицы и, как следствие, к увеличению суммарной кинетической энергии всех частиц, из-за чего внутренняя энергия тела возрастает. И наоборот, при понижении температуры тела средняя скорость движения частиц уменьшается, что ведет к уменьшению их средней кинетической энергии и, следовательно, к уменьшению внутренней энергии тела.

Наиболее просто эта связь видна на примере идеального одноатомного газа. В модели идеального газа пренебрегают потенциальной энергией взаимодействия между частицами ($E_{\text{п}} \approx 0$). Тогда внутренняя энергия газа равна сумме кинетических энергий его атомов:
$U = N \cdot \bar{E}_{\text{к}} = N \cdot \frac{3}{2}kT = \frac{3}{2}\nu RT$
где $N$ — число частиц, $\nu$ — количество вещества (число молей), $R$ — универсальная газовая постоянная. Эта формула показывает прямую пропорциональность между внутренней энергией идеального газа и его абсолютной температурой.

Для реальных газов, жидкостей и твердых тел связь сложнее, так как необходимо учитывать и потенциальную энергию взаимодействия частиц ($E_{\text{п}}$). При изменении температуры меняется не только скорость движения частиц, но и среднее расстояние между ними, а значит, меняется и их потенциальная энергия. Однако общая закономерность сохраняется: внутренняя энергия тела является функцией его температуры.

Важным моментом являются фазовые переходы (плавление, кипение). Во время фазового перехода тело поглощает или выделяет теплоту, его внутренняя энергия изменяется, но температура остается постоянной. Эта энергия идет на изменение потенциальной энергии взаимодействия частиц (например, на разрушение кристаллической решетки при плавлении), а не на увеличение их кинетической энергии.

Таким образом, изменение температуры тела почти всегда приводит к изменению его внутренней энергии. Однако изменение внутренней энергии не всегда сопровождается изменением температуры (как в случае фазовых переходов).

Ответ: Да, существует прямая связь: внутренняя энергия тела зависит от его температуры. Температура является мерой средней кинетической энергии частиц тела, а внутренняя энергия — это сумма кинетических и потенциальных энергий всех частиц. Поэтому, как правило, при увеличении температуры внутренняя энергия тела возрастает, а при уменьшении — убывает.

2. Докажите, пользуясь основными положениями МКТ, что все тела обладают внутренней энергией.

Для доказательства того, что все тела обладают внутренней энергией, воспользуемся тремя основными положениями молекулярно-кинетической теории (МКТ):

1. Все вещества состоят из мельчайших частиц (молекул, атомов, ионов).
2. Эти частицы находятся в непрерывном, беспорядочном (хаотическом) движении, которое называется тепловым движением.
3. Частицы вещества взаимодействуют друг с другом (притягиваются на одних расстояниях и отталкиваются на других).

Исходя из этих положений, докажем наличие внутренней энергии у любого тела.

1. Кинетическая энергия частиц.
Согласно первому и второму положениям МКТ, любое тело состоит из частиц, и эти частицы постоянно движутся. Любой объект, обладающий массой и скоростью, имеет кинетическую энергию. Кинетическая энергия одной частицы с массой $m$ и скоростью $v$ определяется формулой $E_k = \frac{mv^2}{2}$. Поскольку в любом теле содержится огромное количество таких частиц, и все они находятся в непрерывном движении, то тело в целом обладает суммарной кинетической энергией хаотического движения всех своих частиц. Эта энергия является кинетической составляющей внутренней энергии.

2. Потенциальная энергия частиц.
Согласно третьему положению МКТ, частицы в веществе взаимодействуют друг с другом. Это означает, что между ними действуют силы притяжения и отталкивания. Наличие этих сил взаимодействия обуславливает существование потенциальной энергии взаимодействия частиц. Величина этой энергии зависит от взаимного расположения частиц, то есть от расстояния между ними. Сумма потенциальных энергий взаимодействия всех частиц тела является потенциальной составляющей его внутренней энергии.

Вывод.
Внутренняя энергия тела ($U$) по определению является суммой кинетической энергии хаотического (теплового) движения всех его частиц и потенциальной энергии их взаимодействия друг с другом: $U = \sum{E_k} + \sum{E_p}$.

Так как любое тело, вне зависимости от его агрегатного состояния, состоит из частиц, которые одновременно и движутся, и взаимодействуют, оно неизбежно обладает как суммарной кинетической, так и суммарной потенциальной энергией этих частиц. Следовательно, любое тело обладает внутренней энергией. Что и требовалось доказать.

Ответ: Согласно основным положениям МКТ, все тела состоят из частиц, которые находятся в непрерывном хаотическом движении и взаимодействуют друг с другом. Движение частиц обуславливает наличие у них кинетической энергии, а их взаимодействие — потенциальной энергии. Внутренняя энергия тела по определению является суммой кинетических энергий хаотического движения всех частиц и потенциальных энергий их взаимодействия. Так как в любом теле частицы и движутся, и взаимодействуют, то любое тело обладает внутренней энергией.

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

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.