Номер 6, страница 49 - гдз по физике 8 класс учебник Исаченкова, Громыко

6. Что обладает большей внутренней энергией: эфир массой $m = 100 \text{ г}$ при температуре $t = 35 \text{ }^\circ\text{C}$ или пары эфира той же массы при той же температуре?

Дано:

Вещество: эфир

Масса эфира и его паров: $m = 100 \text{ г}$

Температура эфира и его паров: $t = 35 \text{ °C}$

Найти:

Сравнить внутреннюю энергию жидкого эфира ($U_{жидк.}$) и паров эфира ($U_{пар}$) при заданных условиях.

Решение:

Внутренняя энергия тела ($U$) представляет собой сумму кинетической энергии теплового движения составляющих его частиц (молекул) и потенциальной энергии их взаимодействия: $U = E_{кин} + E_{пот}$.

Температура является мерой средней кинетической энергии движения молекул. Так как по условию задачи температура жидкого эфира и его паров одинакова, то средняя кинетическая энергия молекул в обоих агрегатных состояниях также одинакова.

Для того чтобы превратить жидкость в пар при постоянной температуре (процесс парообразования), необходимо затратить энергию. Эта энергия, называемая теплотой парообразования ($Q$), расходуется на преодоление сил межмолекулярного притяжения в жидкости и на работу по расширению газа. Она рассчитывается по формуле $Q = L \cdot m$, где $L$ — удельная теплота парообразования вещества.

Эта дополнительно подведенная энергия увеличивает потенциальную энергию взаимодействия молекул, так как в газообразном состоянии среднее расстояние между молекулами значительно больше, чем в жидком. Кинетическая энергия молекул при этом не меняется, поскольку температура остается постоянной.

Таким образом, внутренняя энергия паров эфира ($U_{пар}$) будет больше внутренней энергии жидкого эфира ($U_{жидк.}$) на величину теплоты парообразования:

$U_{пар} = U_{жидк.} + Q$

$U_{пар} = U_{жидк.} + L \cdot m$

Следовательно, внутренняя энергия паров эфира больше, чем внутренняя энергия жидкого эфира той же массы и при той же температуре.

Ответ: большей внутренней энергией обладают пары эфира.