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

Правильный ответ: внутренняя энергия воды в стакане на столе равна внутренней энергии воды на полке. То есть верный вариант — 4).

Чтобы понять, почему это так, разберёмся в понятиях внутренней энергии и потенциальной энергии.

Внутренняя энергия

Внутренняя энергия системы — это сумма кинетической энергии молекул (из-за их теплового движения) и потенциальной энергии взаимодействия между этими молекулами. Она зависит от массы, температуры и агрегатного состояния вещества.

В данном случае:

• Масса воды в обоих стаканах одинакова.
• Температура воды тоже одинакова.

Поскольку температура и масса воды одинаковы, можно сказать, что внутренняя энергия воды в обоих стаканах одинакова.

Потенциальная энергия

Потенциальная энергия зависит от высоты, на которой находится объект. Стакан на полке, расположенной на высоте 80 см относительно стола, имеет больше гравитационной потенциальной энергии по сравнению со стаканом, стоящим на столе. Однако потенциальная энергия не влияет на внутреннюю энергию воды, так как внутренняя энергия — это свойство самой жидкости и не учитывает положение объекта в гравитационном поле.

Таким образом, хотя потенциальная энергия стакана на полке больше, внутренняя энергия воды в обоих стаканах остаётся одинаковой.