Задание №12 — ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Разберем физические процессы, происходящие при кипении воды:

1. Средняя кинетическая энергия молекул. Процесс кипения происходит при постоянной температуре (температуре кипения), если внешнее давление не изменяется. Согласно молекулярно-кинетической теории, средняя кинетическая энергия хаотического теплового движения молекул $\bar{E}_k$ прямо пропорциональна абсолютной температуре $T$. Так как при кипении температура воды не меняется ($T = const$), то и средняя кинетическая энергия молекул остается неизменной. Следовательно, для первой величины выбираем вариант 3.

2. Внутренняя энергия системы вода – пар. Внутренняя энергия термодинамической системы складывается из кинетической энергии движения всех её частиц и потенциальной энергии их взаимодействия. Несмотря на то, что температура (и кинетическая энергия) не меняется, для превращения жидкости в пар системе необходимо сообщать энергию (количество теплоты $Q = Lm$). Эта энергия расходуется на совершение работы против сил межмолекулярного притяжения (разрыв связей между молекулами воды) и на расширение вещества при переходе в газообразное состояние. В результате потенциальная энергия взаимодействия молекул увеличивается, что ведет к росту общей внутренней энергии системы. Следовательно, для второй величины выбираем вариант 1.

Таким образом, средняя кинетическая энергия не изменяется (3), а внутренняя энергия увеличивается (1).

Ответ: 31

Источник: ФИПИ