Укажите, в каких из перечисленных ниже случаях внутренняя энергия воды не меняется: а) Воду несут в ведре б) Переливают ее из ведра в чайник в) Нагревают до кипения
Укажите, в каких из перечисленных ниже случаях внутренняя энергия воды не меняется: а) Воду несут в ведре б) Переливают ее из ведра в чайник в) Нагревают до кипения
Внутренняя энергия воды не меняется в случае а) - когда воду несут в ведре. В этом случае внутренняя энергия остается постоянной, так как вода не испытывает никаких изменений в своем состоянии и температуре. В случаях б) и в) внутренняя энергия воды изменяется: в случае б) она увеличивается из-за перелива воды в чайник, а в случае в) она также увеличивается из-за нагревания до кипения.
Внутренняя энергия вещества определяется суммарной энергией всех микроскопических составляющих системы: кинетической энергией теплового движения молекул и потенциальной энергией их взаимодействия. Рассмотрим каждый из перечисленных случаев для воды:
а) Воду несут в ведре: Когда воду несут в ведре, ее внутренняя энергия остается практически неизменной. Это связано с тем, что при переноске ведра не происходит значительного изменения температуры воды или ее агрегатного состояния. Возможные небольшие колебания в высоте ведра относительно земли (например, при ходьбе) могут влиять на потенциальную энергию системы (вода плюс ведро), но не на внутреннюю энергию самой воды, так как внутренняя энергия связана с микроскопическими процессами внутри воды.
б) Переливают ее из ведра в чайник: Переливание воды из одного сосуда в другой также не изменяет ее внутреннюю энергию. При этом процессе не происходит значительных изменений температуры воды, ее агрегатного состояния или объема. Вода просто перемещается из одного сосуда в другой, и ее микроскопическая структура и состояние молекул остаются практически неизменными. Хотя при переливании могут появляться некоторые локальные турбулентности и движение, это не оказывает существенного влияния на внутреннюю энергию воды.
в) Нагревают до кипения: Когда воду нагревают до кипения, ее внутренняя энергия значительно увеличивается. При нагреве увеличивается кинетическая энергия молекул воды, что приводит к повышению температуры. Когда вода достигает точки кипения, происходит фазовый переход: вода из жидкого состояния превращается в пар. Этот переход требует дополнительной энергии, известной как теплота парообразования, которая идет на разрыв межмолекулярных связей в жидкости без изменения температуры. Таким образом, в этом случае внутренняя энергия воды существенно изменяется.
Итак, внутренняя энергия воды не изменяется в следующих случаях:
В случае (в) внутренняя энергия воды увеличивается.
