Один стакан с водой стоит на столе в комнате, а другой стакан с водой такой же массы и такой же температуры находится на полке, висящей на высоте 80 см относительно стола. Внутренняя энергия воды в стакане на столе 1) равна нулю 2) меньше внутренней энергии воды на полке 3) больше внутренней энергии воды на полке 4) равна внутренней энергии воды на полке
Ответ: 3) больше внутренней энергии воды на полке.
Энергия вещества зависит от его температуры и внутренней энергии. Так как стакан с водой на полке находится на высоте, он имеет потенциальную энергию, которая преобразуется во внутреннюю энергию при падении стакана. Поэтому внутренняя энергия воды в стакане на полке будет больше, чем в стакане на столе.
Для решения этого вопроса важно понимать, что такое внутренняя энергия и как она отличается от потенциальной энергии.
Внутренняя энергия — это сумма кинетической энергии движения молекул и потенциальной энергии взаимодействия между молекулами в веществе. В случае воды в стакане, внутренняя энергия определяется температурой воды и количеством воды в стакане. При одинаковой температуре и массе воды внутренняя энергия будет одинаковой.
Потенциальная энергия связана с положением объекта в поле силы тяжести и определяется выражением ( E_p = mgh ), где ( m ) — масса, ( g ) — ускорение свободного падения и ( h ) — высота над некоторым уровнем отсчёта (в данном случае — уровень стола).
Теперь, применяя эти определения к нашей ситуации:
Внутренняя энергия воды в стакане на столе равна нулю — это утверждение неверно, так как внутренняя энергия не может быть равна нулю при ненулевой температуре выше абсолютного нуля.
Внутренняя энергия воды на полке больше внутренней энергии воды на столе — это утверждение также неверно, так как внутренняя энергия зависит только от температуры и массы воды, а не от её положения в поле гравитации.
Внутренняя энергия воды на столе больше внутренней энергии воды на полке — это утверждение также неверно, по той же причине: внутренняя энергия не зависит от высоты.
Внутренняя энергия воды на столе равна внутренней энергии воды на полке — это утверждение верно. Поскольку оба стакана имеют одинаковую массу и температуру, их внутренняя энергия будет одинаковой.
Таким образом, правильный ответ — 4) внутренняя энергия воды на столе равна внутренней энергии воды на полке.
