Тепловые Явления — Задание 3 ОГЭ по физике №00048666

В сосуде две порции одного и того же вещества — воды: одна твёрдая (лёд), другая жидкая. Масса и температура у них одинаковые. Разберёмся, чья внутренняя энергия больше.

Внутренняя энергия складывается из двух частей: энергии движения молекул и энергии их взаимодействия друг с другом. Энергия движения зависит от температуры, поэтому при одинаковых $0\ ^\circ\text{C}$ и одинаковой массе она у льда и у воды одна и та же.

Отличаются они второй частью. Чтобы лёд при $0\ ^\circ\text{C}$ стал водой при тех же $0\ ^\circ\text{C}$, его нужно расплавить — подвести к нему теплоту плавления:

$$Q=\lambda m.$$

Температура во время плавления не растёт, значит, вся подведённая энергия уходит на разрушение кристаллической решётки и остаётся в воде как энергия взаимодействия молекул. Выходит, у воды внутренняя энергия больше, чем у льда, на $\lambda m$, а у льда — меньше. Это вариант 3.

Почему не остальные: «равна» (1) — неверно, ведь для плавления понадобилась теплота; «больше» (2) — как раз наоборот; «равна нулю» (4) — неверно: молекулы льда при $0\ ^\circ\text{C}$ колеблются и взаимодействуют, а внутренняя энергия любого тела нулю не равна.

Проверим себя обратным процессом: когда вода замерзает, она отдаёт теплоту окружающим телам — её внутренняя энергия уменьшается и становится такой, как у льда. Всё сходится.