Глава 1. Тепловые явления. § 5. Внутренняя энергия — с. 24
Упражнение 3. Задача 1. Сравните внутренние и механические энергии планёра, стоящего на вершине горы и находящегося в полёте, если его температуру на горе и в воздухе считать: а) одинаковой; б) различной.
Решение. Механическая энергия планёра складывается из кинетической энергии движения и потенциальной энергии, зависящей от высоты. На вершине горы планёр неподвижен, но находится на высоте, а в полёте он движется с некоторой скоростью на другой высоте. Скорость и высота над землёй в этих двух случаях различны, поэтому различны и механические энергии планёра.
Внутренняя энергия определяется кинетической энергией хаотического движения молекул и потенциальной энергией их взаимодействия, то есть температурой, массой и состоянием вещества. Скорость и высота планёра не входят в неё.
а) Если температура одинакова (масса и состояние вещества не меняются), внутренняя энергия планёра на горе и в полёте одинакова.
б) Если температура различна, то внутренняя энергия различна: больше она там, где температура планёра выше.
Ответ: механические энергии различны в обоих случаях; внутренние энергии одинаковы при равных температурах (а) и различны при разных температурах (б).
Внутренняя энергия определяется кинетической энергией хаотического движения молекул и потенциальной энергией их взаимодействия, то есть температурой, массой и состоянием вещества. Скорость и высота планёра не входят в неё.
а) Если температура одинакова (масса и состояние вещества не меняются), внутренняя энергия планёра на горе и в полёте одинакова.
б) Если температура различна, то внутренняя энергия различна: больше она там, где температура планёра выше.
Ответ: механические энергии различны в обоих случаях; внутренние энергии одинаковы при равных температурах (а) и различны при разных температурах (б).
Упражнение 3. Задача 2. В одном стакане находится холодная вода, в другом — горячая той же массы. Одинакова ли внутренняя энергия воды в этих стаканах?
Решение. Масса воды в стаканах одинакова, то есть одинаково число молекул. Температура горячей воды выше, следовательно, средняя кинетическая энергия молекул горячей воды больше. Расстояния между молекулами в обоих случаях близки (жидкость), потенциальная энергия взаимодействия различается мало. Поэтому внутренняя энергия горячей воды больше внутренней энергии холодной воды.
Ответ: нет, не одинакова; больше внутренняя энергия горячей воды.
Ответ: нет, не одинакова; больше внутренняя энергия горячей воды.