Решение
Дано:
кубик льда при $T=0\,°C$, тает в тёплом помещении.
Найти:
характер изменения средней кинетической энергии молекул воды и внутренней энергии смеси «лёд–вода».
⠀
Решение:
Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул связана с температурой:
$$\bar{E}_k = \frac{3}{2}kT.$$
В процессе плавления льда при $0\,°C$ температура смеси «лёд–вода» остаётся постоянной ($T=\text{const}$), пока есть нерасплавленный лёд. Образующаяся вода также имеет температуру $0\,°C$. Значит, средняя кинетическая энергия молекул воды не изменяется (ответ 3).
Внутренняя энергия смеси:
$$U = U_{\text{лёд}} + U_{\text{вода}}.$$
Тёплое помещение передаёт смеси теплоту $Q\gt 0$. По первому закону термодинамики при $A=0$:
$$\Delta U = Q \gt 0.$$
Энергия идёт на разрушение кристаллической решётки льда (рост потенциальной составляющей), поэтому внутренняя энергия смеси увеличивается (ответ 1).
