Внутренняя… — Задание Физика 8 Класс №00049094

Вроде бы вода одна и та же, откуда разница температур? Посмотрим на энергию одной порции воды по дороге вниз.

Шаг первый. Наверху вода обладает потенциальной энергией, потому что поднята над подножием. Падая, она разгоняется: потенциальная энергия переходит в кинетическую. Это пока механика, вода просто ускоряется и почти не нагревается.

Шаг второй. Внизу вода бьётся о камни и о воду, резко тормозит, бурлит. Скорость падения исчезает, а энергия никуда не пропадает. Силы, тормозящие воду, совершают работу, и механическая энергия переходит во внутреннюю.

Шаг третий. Выросла внутренняя энергия — выросла и температура. Значит, у основания вода теплее, чем наверху.

Проверим себя числом. Возьмём для примера водопад высотой $100$ м и $1$ кг воды. Запас механической энергии считаем по известной из механики формуле:

$$E=mgh=1\cdot 10\cdot 100=1000\text{ Дж}$$

На нагрев $1$ кг воды на $1\text{ }{}^\circ\text{С}$ нужно $4200$ Дж, значит, даже если вся энергия перейдёт в нагрев, температура вырастет лишь на

$$\Delta t=\dfrac{1000}{4200}\approx 0{,}24\text{ }{}^\circ\text{С}$$

Разница маленькая, рукой её не почувствуешь, но термометр покажет. Поэтому ответ верный: внизу теплее, хотя и совсем немного.