Тепловые Явления — Задание 7 Физика 8 Класс №00048942

Температура одинаковая, масса одинаковая. Так что можно подумать, что и энергия одинаковая. Но это не так, и чайник на плите это показывает.

Внутренняя энергия складывается из двух частей: энергии движения частиц и энергии их взаимодействия. Температура отвечает только за первую часть. Она здесь равна, значит, разницу надо искать во второй.

Теперь проследим, как вода становится паром. Вода уже имеет $100\text{ }{}^\circ\text{С}$, плита продолжает её греть, а термометр стоит на месте. Всё получаемое количество теплоты идёт на парообразование:

$$Q=Lm$$

Здесь $L=2{,}3\cdot10^{6}$ Дж/кг — удельная теплота парообразования воды, $m$ — масса. Эта теплота расходуется на то, чтобы растащить молекулы друг от друга. В паре расстояния между ними гораздо больше, чем в воде.

Куда делась энергия, которую получила вода? Она осталась в паре. Значит, внутренняя энергия пара больше на $Lm$.

Посчитаем для $1$ кг: разница составляет $2{,}3\cdot10^{6}\cdot1=2{,}3\cdot10^{6}$ Дж. Это очень много.

Проверим себя: если пар конденсируется, эта энергия выделяется обратно. Поэтому пар, впущенный в холодную воду, нагревает её заметно сильнее, чем кипяток той же массы.