1) Какова разница внутренних энергий у воды (масса 5 кг, t = 0 с) и льда (масса 5 кг, t = -20 с)? (u1

Для решения этой задачи нам понадобится знание о теплоемкости воды и льда, а также умение использовать формулу для вычисления изменения внутренней энергии.

Внутренняя энергия вещества зависит от его температуры и массы и может быть вычислена по формуле:

\[ U = m \cdot c \cdot \Delta T \]

где U - изменение внутренней энергии, m - масса вещества, c - удельная теплоемкость вещества, \(\Delta T\) - изменение температуры.

Дано, что масса воды и льда составляет 5 кг, а исходные температуры v = 0°C и t = -20°C, соответственно.

Удельная теплоемкость воды равна 4190 Дж/кг·°C, а для льда - 2100 Дж/кг·°C.

Для вычисления изменения внутренней энергии у воды (\(U_1\)) мы можем использовать следующее выражение:

\[ U_1 = m \cdot c_1 \cdot (t_1 - v_1) \]

где v1 и t1 - начальная и конечная температуры воды соответственно, а \(c_1\) - удельная теплоемкость воды.

Подставляя известные значения, получаем:

\[ U_1 = 5 \, \text{кг} \cdot 4190 \, \text{Дж/кг·°C} \cdot (0 - t_1) \]

Аналогично, изменение внутренней энергии у льда (\(U_2\)) можно вычислить по формуле:

\[ U_2 = 5 \, \text{кг} \cdot 2100 \, \text{Дж/кг·°C} \cdot (-20 - t_2) \]

где t2 - текущая температура льда.

Когда мы вычислим значение \(U_1\) и \(U_2\), мы сможем найти разницу внутренних энергий:

\[ \text{Разница внутренних энергий} = U_1 - U_2 \]

\textbf{Шаг 1}: Вычислим изменение внутренней энергии у воды (\(U_1\)):

\[ U_1 = 5 \, \text{кг} \cdot 4190 \, \text{Дж/кг·°C} \cdot (0 - t_1) \]

\[ U_1 = 5 \, \text{кг} \cdot 4190 \, \text{Дж/кг·°C} \cdot (0 - 0) \]

\[ U_1 = 0 \, \text{Дж} \]

\textbf{Шаг 2}: Вычислим изменение внутренней энергии у льда (\(U_2\)):

\[ U_2 = 5 \, \text{кг} \cdot 2100 \, \text{Дж/кг·°C} \cdot (-20 - t_2) \]

\[ U_2 = 5 \, \text{кг} \cdot 2100 \, \text{Дж/кг·°C} \cdot (-20 - (-20)) \]

\[ U_2 = 0 \, \text{Дж} \]

\textbf{Шаг 3}: Вычислим разницу внутренних энергий:

\[ \text{Разница внутренних энергий} = U_1 - U_2 \]

\[ \text{Разница внутренних энергий} = 0 \, \text{Дж} - 0 \, \text{Дж} \]

\[ \text{Разница внутренних энергий} = 0 \, \text{Дж} \]

Таким образом, разница внутренних энергий у воды (масса 5 кг, \(t = 0^\circ C\)) и льда (масса 5 кг, \(t = -20^\circ C\)) составляет 0 Дж. Это означает, что внутренняя энергия воды и льда в данной ситуации одинакова.