Энергия связи
Твердое тело. Чтобы расплавить и превратить лед в воду, нужно совершить работу или передать льду определенное количество теплоты. Энергия связи молекул воды в твердой фазе Есв < 0, причем эта энергия по модулю больше, чем энергия связи молекул воды в жидкой 
фазе. При таянии льда его температура остается равной 0 °С; такую же температуру имеет и образующаяся при таянии вода. Следовательно, чтобы перевести вещество из твердого состояния в жидкое, нужно увеличить энергию взаимодействия его частиц. Чтобы растопить 1 кг уже начавшего таять льда, нужно затратить 3,3 105 Дж энергии (рис. 7). Практически вся эта энергия идет на увеличение энергии связи частиц при их переходе изо льда в воду. Поделив энергию
3,3 105 Дж на число 3,2 1025 частиц, содержащихся в 1 кг льда, найдем, что энергия Есв взаимодействия частиц льда на 10–20Дж меньше, чем в воде.
Итак, энергия взаимодействия частиц пара равна нулю. В воде энергия связи каждой ее частицы с остальными частицами приблизительно на 6,6 10–20 Дж меньше, чем в паре, т.е. Есв(вода) = –6,6 10–20 Дж. Во льду энергия связи каждой частицы со всеми остальными частицами льда на 1,0 10–20 Дж меньше, чем в воде (и соответственно на 6,6 10–20 Дж + 1,0 10–20 Дж = 7,6 10–20 Дж меньше, чем в водяном паре). Значит, во льду Есв(лед) = –7,6 10–20 Дж.
Рассмотрение особенностей энергии взаимодействия частиц вещества в различных агрегатных состояниях важна для понимания преобразования энергии при переходах вещества из одного агрегатного состояния в другое.
Приведем, в частности, примеры вопросов, на которые теперь ученики смогут ответить без особых затруднений.
1. Вода кипит при постоянной температуре, поглощая энергию от пламени газовой горелки. Что происходит при этом?
А) Увеличивается энергия движения молекул воды;
Б) увеличивается энергия взаимодействия молекул воды;
В) уменьшается энергия движения молекул воды;
Г) уменьшается энергия взаимодействия молекул воды.
(Ответ: Б.)
2.При плавлении льда:
А) увеличивается кинетическая энергия куска льда;
Б) увеличивается внутренняя энергия льда;
В) уменьшается потенциальная энергия куска льда;
Г) уменьшается внутренняя энергия льда.
(Ответ: Б.)
До сих пор мы рассматривали энергию взаимодействия тел, притягивающихся друг к другу. При изучении электростатики полезно обсудить с учениками вопрос, положительна или отрицательна энергия взаимодействия частиц, если они отталкиваются друг от друга. При взаимном отталкивании частиц нет необходимости сообщать им энергию, чтобы удалить далеко друг от друга. Энергия взаимодействия преобразуется в энергию движения разлетающихся частиц и убывает до нуля с ростом расстояния между частицами. В данном случае энергия взаимодействия – положительная величина. Выявленные особенности энергии взаимодействия можно закрепить при обсуждении таких вопросов:
1. Положительна или отрицательна энергия взаимодействия двух разноименно заряженных шариков? Обоснуйте свой ответ.
2. Положительна или отрицательна энергия взаимодействия двух одноименно заряженных шариков? Обоснуйте свой ответ.
3. Два магнита сближаются одноименными полюсами. Увеличивается или уменьшается энергия их взаимодействия?
Немного больше о технологиях >>>
О вращении электрона
Как
известно [1], основанием для введения в физику квантовых постулатов в начале XX
века послужило абсолютное несоответствие результатов ряда фундаментальных
экспериментальных открытий в области микромира устоявшимся воззрениям на
предполагаемые свойства объектов микромира. А и ...
Замысел Бога в Его Творениях
На рубеже 16-17 веков, когда наука в
совpеменном смысле слова еще только заpождалась, большинство ученых были
глубоко веpующими христианами. Они считали, что их исследования пpиpоды
позволяют лучше увидеть и понять мудpость и благость Господа, пpоявляемые в Его
созданиях.
Од ...
