Масса воды 2 кг, чему равна её внутренняя энергия при температуре 350K.
Задача решается в рамках простого приближения: для жидкости внутреннюю энергию можно оценивать по формуле U ≈ m · c_v · T, где c_v — средняя молярная (даже массова) теплоемкость при постоянном объёме. Для воды можно взять приближённо c_v ≈ c_p ≈ 4.18 кДж/(кг·К), так как у жидкостей объёмное сжатие маленькое. Тепловой переход через жидко-газовую фазу здесь отсутствует, так как 350 К < 373 К (100 °C).
Пошаговое решение
- Данные:
- Масса m = 2 кг
- Температура T = 350 К
- Приближённая теплоёмкость c_v ≈ 4.18 кДж/(кг·К)
Формула: U ≈ m · c_v · T
Подстановка: U ≈ 2 кг · 4.18 кДж/(кг·К) · 350 К
Вычисление: 4.18 · 350 = 1463 кДж U ≈ 2 · 1463 кДж = 2926 кДж = 2.926 МДж
Ответ При таких допущениях внутренняя энергия воды массой 2 кг и температурой 350 K примерно 2.93 МДж (с учётом использованных приближений: U ≈ m c_v T). Если взять чуть другой коэффициент (например, c_v ≈ 4.2 кДж/(кг·К)), результат будет примерно 2.94 МДж.
Примечание
- Это не абсолютная внутренняя энергия относительно нуля температуры в физическом смысле, а приближённое значение U = m c_v T, принятое в учебной задаче. Абсолютное значение потребовало бы указать нулевой уровень энергии и учесть возможные вкладки из фазовых изменений (не требуется здесь, так как вода остаётся жидкой).
