Номер 3, страница 42 - гдз по физике 8 класс учебник Исаченкова, Громыко

3. Какая составляющая внутренней энергии жидкости (кинетическая или потенциальная) изменяется при испарении жидкости без подачи теплоты извне? Почему?

При испарении жидкости без подачи теплоты извне изменяется кинетическая составляющая ее внутренней энергии.

Почему?

Внутренняя энергия любого тела, в том числе и жидкости, складывается из двух основных частей:
1. Кинетической энергии хаотического движения составляющих его частиц (молекул, атомов). Эта составляющая напрямую связана с температурой тела: чем выше температура, тем больше средняя кинетическая энергия частиц.
2. Потенциальной энергии взаимодействия этих частиц друг с другом. Эта составляющая зависит от среднего расстояния между частицами и сил притяжения/отталкивания между ними.

Процесс испарения заключается в том, что с поверхности жидкости вылетают молекулы. Для того чтобы вылететь, молекула должна преодолеть силы притяжения со стороны соседних молекул, то есть совершить работу. Совершить эту работу могут только те молекулы, чья кинетическая энергия в данный момент достаточно велика. Это самые "быстрые" молекулы.

Когда эти наиболее энергичные молекулы покидают жидкость, средняя кинетическая энергия оставшихся молекул уменьшается. Поскольку температура является мерой средней кинетической энергии молекул, уменьшение этой энергии означает, что жидкость охлаждается.

По условию, теплота извне не подводится. Следовательно, вся энергия, необходимая для совершения работы по преодолению межмолекулярных сил (то есть на само испарение), берется из внутренней энергии самой жидкости. Эта энергия черпается именно из кинетической энергии молекул, что и приводит к уменьшению этой составляющей и, как следствие, к охлаждению жидкости.

Таким образом, уменьшается именно кинетическая составляющая внутренней энергии оставшейся жидкости. Потенциальная энергия взаимодействия оставшихся молекул практически не меняется (меняется лишь у тех молекул, которые перешли в пар, но вопрос касается энергии оставшейся жидкости).

Ответ: При испарении жидкости без подачи теплоты извне изменяется (уменьшается) ее кинетическая составляющая внутренней энергии. Это происходит потому, что жидкость покидают наиболее быстрые молекулы, обладающие достаточной кинетической энергией для преодоления сил межмолекулярного притяжения. В результате средняя кинетическая энергия оставшихся в жидкости молекул уменьшается, что приводит к понижению температуры жидкости. Энергия, необходимая для парообразования, берется из внутренней энергии самой жидкости.