Номер 4, страница 112 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 4. Изменение агрегатных состояний вещества. Параграф 28. Плавление и отвердевание кристаллических веществ. Задание 27 - номер 4, страница 112.

Условие.

4. Сравните внутреннюю энергию 1 кг кристаллического и жидкого серебра при температуре плавления.

Решение.

Дано:

Масса серебра, $m = 1$ кг.
Агрегатные состояния: кристаллическое (твердое) и жидкое.
Температура серебра в обоих состояниях равна температуре плавления, $T = T_{пл}$.

Найти:

Сравнить внутреннюю энергию кристаллического серебра $U_{кр}$ и жидкого серебра $U_{ж}$.

Решение:

Внутренняя энергия тела ($\text{U}$) складывается из кинетической энергии хаотического движения его молекул ($E_k$) и потенциальной энергии их взаимодействия ($E_p$):

$U = E_k + E_p$

1. Кинетическая энергия. Температура является мерой средней кинетической энергии молекул вещества. По условию задачи, и кристаллическое, и жидкое серебро находятся при одной и той же температуре – температуре плавления. Следовательно, средние кинетические энергии их молекул равны: $E_{k, кр} = E_{k, ж}$.

2. Потенциальная энергия. Переход вещества из твердого (кристаллического) состояния в жидкое при температуре плавления называется плавлением. Этот процесс требует подвода энергии извне. Количество теплоты ($\text{Q}$), необходимое для плавления 1 кг вещества, взятого при температуре плавления, называется удельной теплотой плавления ($\lambda$). Эта теплота идет не на увеличение температуры (и, соответственно, кинетической энергии), а на разрушение кристаллической решетки и увеличение потенциальной энергии взаимодействия молекул.

Количество теплоты, необходимое для плавления массы $\text{m}$ серебра, равно:

$Q = \lambda \cdot m$

Эта подведенная энергия $\text{Q}$ полностью переходит в увеличение внутренней энергии серебра. Таким образом, внутренняя энергия 1 кг жидкого серебра при температуре плавления будет больше внутренней энергии 1 кг кристаллического серебра на величину, равную теплоте плавления:

$U_{ж} = U_{кр} + Q = U_{кр} + \lambda \cdot m$

Так как $Q > 0$, то $U_{ж} > U_{кр}$. Увеличение внутренней энергии происходит за счет увеличения потенциальной энергии взаимодействия молекул: $E_{p, ж} > E_{p, кр}$.

Ответ: Внутренняя энергия 1 кг жидкого серебра при температуре плавления больше, чем внутренняя энергия 1 кг кристаллического серебра при той же температуре, на величину, равную удельной теплоте плавления серебра.