Номер 3, страница 7 - гдз по физике 8 класс учебник Исаченкова, Громыко

3. Из каких видов энергии состоит внутренняя энергия данной массы воздуха, если он находится:

а) в комнате при нормальном атмосферном давлении;

б) в баллоне в жидком состоянии?

Внутренняя энергия любого макроскопического тела складывается из суммы кинетических энергий хаотического (теплового) движения составляющих его частиц (молекул, атомов) и потенциальных энергий их взаимодействия друг с другом. Общая формула для внутренней энергии: $U = E_{кин} + E_{пот}$. Соотношение между этими видами энергии существенно зависит от агрегатного состояния вещества.

а) в комнате при нормальном атмосферном давлении;

В данном случае воздух находится в газообразном состоянии. Для газов, особенно при невысоких давлениях, среднее расстояние между молекулами значительно превышает их размеры. Вследствие этого силы межмолекулярного взаимодействия очень малы, и потенциальной энергией взаимодействия молекул можно пренебречь по сравнению с их кинетической энергией ($E_{пот} \approx 0$). Таким образом, внутренняя энергия воздуха в комнате практически полностью определяется суммой кинетических энергий хаотического движения его молекул. Поскольку воздух состоит в основном из двухатомных молекул (азот $N_2$ и кислород $O_2$), эта кинетическая энергия включает в себя энергию поступательного, вращательного и колебательного движения молекул.

Ответ: Внутренняя энергия воздуха в комнате при нормальном атмосферном давлении состоит главным образом из суммы кинетических энергий хаотического поступательного, вращательного и колебательного движения его молекул. Потенциальная энергия взаимодействия молекул пренебрежимо мала.

б) в баллоне в жидком состоянии?

В жидком состоянии молекулы воздуха находятся очень близко друг к другу, на расстояниях, сравнимых с размерами самих молекул. На таких малых расстояниях силы межмолекулярного взаимодействия становятся значительными, и поэтому потенциальная энергия взаимодействия молекул ($E_{пот}$) является существенной частью внутренней энергии, сравнимой по величине с их кинетической энергией ($E_{кин}$). Молекулы в жидкости совершают колебательные движения около своих положений равновесия и могут перемещаться относительно друг друга. Следовательно, внутренняя энергия жидкого воздуха складывается из двух значимых компонент: кинетической энергии теплового движения молекул и потенциальной энергии их взаимного притяжения и отталкивания.

Ответ: Внутренняя энергия жидкого воздуха состоит из кинетической энергии хаотического движения его молекул и потенциальной энергии их взаимодействия. В отличие от газа, обе эти составляющие вносят существенный вклад в общую внутреннюю энергию.