Тест на тему Внутренняя энергия

Ниже тест по физике на тему «Внутренняя энергия» для 8 класса. Все вопросы открытые. После каждого вопроса идёт ответ.

1. Вопрос 1 Определите, что такое внутренняя энергия системы. Какие две основные формы энергии учитываются в молекулах вещества, и как они изменяются при изменении температуры и при фазовых переходах? Ответ Внутренняя энергия U — сумма кинетической энергии частиц (их поступательное и вращательное движение, тепловая энергия частиц) и потенциальной энергии их взаимодействий. При нагревании растет средняя кинетическая энергия молекул, поэтому U увеличивается. При фазовых переходах (например, плавление, кипение) температура может оставаться постоянной, а внутренняя энергия растет за счёт перераспределения энергии между связями и структурой молекул (энергия идёт на разрыв связей и перестройку структуры).

2. Вопрос 2 В закрытом сосуде содержится вода массой 2 кг. У воды удельная теплоёмкость c = 4,18 кДж/(кг·°C). Температура воды поднялась на 12°C без изменения объема. Найдите изменение внутренней энергии U. Ответ Изменение внутренней энергии равно количеству тепла, переданному системе при неизменном объёме: ΔU = Q = m c ΔT = 2 кг × 4,18 кДж/(кг·°C) × 12°C = 100,32 кДж.

3. Вопрос 3 Сколько энергии нужно затратить для плавления 0,25 кг льда при 0°C? Латентность плавления льда L_f ≈ 334 кДж/кг. Ответ Q = m L_f = 0,25 кг × 334 кДж/кг = 83,5 кДж. При плавлении температура не меняется, но внутренняя энергия возрастает на эту сумму (энергия идёт на разрушение кристаллической структуры).

4. Вопрос 4 Идеальный газ находится в цилиндре с поршнем и расширяется, выполняя работу W = 350 Дж. Температура процесса остается постоянной (изотермический процесс). Как изменяется внутренняя энергия и сколько тепла Q передано в систему? Ответ Для изотермического процесса идеального газа ΔU = 0, значит внутренняя энергия не меняется. Соответственно Q = W = 350 Дж.

5. Вопрос 5 Приведите пример ситуации, когда внутренняя энергия растёт, но температура не изменяется. Объясните, почему так происходит. Ответ Пример: плавление льда при 0°C или кипение воды при 100°C. В этих случаях температура не меняется, но внутренняя энергия растёт за счёт энергии разрушения межмолекулярных связей и перестройки структуры вещества (молекулы переходят в более свободное состояние). Энергию получают за счёт тепла: Q = m L_f при плавлении (или Q = m L_v при кипении).