Зависимость внутренней энергии от агрегатного состояния
В прошлой теме прозвучала важная оговорка: при плавлении температура не меняется, а внутренняя энергия — меняется. Разберём подробно, почему так происходит и как агрегатное состояние влияет на внутреннюю энергию отдельно от температуры.
Из чего состоит внутренняя энергия — вспомним точнее
НАПОМИНАНИЕ
Внутренняя энергия состоит из двух слагаемых: кинетической энергии теплового движения частиц (связана с температурой) и потенциальной энергии их взаимодействия (связана с расположением частиц, то есть с агрегатным состоянием).
Почему плавление требует дополнительной энергии
В твёрдом теле частицы прочно удерживаются в упорядоченной решётке силами притяжения. Чтобы превратить твёрдое тело в жидкость, нужно разрушить эту решётку — «оторвать» частицы друг от друга настолько, чтобы они могли свободно перемещаться. На это уходит энергия, которая идёт именно на увеличение потенциальной энергии взаимодействия частиц, а не на ускорение их движения — поэтому температура при плавлении не растёт.
Сравнение состояний при одной температуре
| Состояние (при 0 °C) | Энергия взаимодействия частиц |
|---|---|
| Лёд при 0 °C | ниже (частицы прочно связаны) |
| Вода при 0 °C | выше (связи частично разрушены) |
При ОДИНАКОВОЙ температуре 0 °C вода имеет БОЛЬШУЮ внутреннюю энергию, чем лёд — вся разница как раз и приходится на энергию, потраченную на разрушение кристаллической решётки при плавлении.
Краткий итог
ГЛАВНОЕ
Внутренняя энергия зависит не только от температуры, но и от агрегатного состояния — при переходе в менее упорядоченное состояние (твёрдое → жидкое → газообразное) энергия взаимодействия частиц растёт, даже если температура остаётся неизменной.
Вопросы и ответы
Оцените урок:
