Укажите, в каких из перечисленных случаев внутренняя энергия воды не изменяется:
а) воду несут в ведре;
б) воду переливают из ведра в чайник;
в) воду нагревают до кипения.

Для того чтобы определить, в каких из перечисленных случаев внутренняя энергия воды изменяется или не изменяется, разберем основные теоретические понятия, связанные с понятием внутренней энергии и факторами, которые на нее влияют.

1. Внутренняя энергия:
   Внутренняя энергия тела — это сумма кинетической энергии теплового движения всех частиц (молекул, атомов) тела и их потенциальной энергии, обусловленной взаимодействием этих частиц. Внутренняя энергия — это величина, связанная только с состоянием системы. Она зависит от:

   • температуры (через кинетическую энергию движения молекул);
   • агрегатного состояния вещества (жидкость, газ или твердое тело имеют разное расположение и взаимодействие частиц);
   • массы вещества (больше масса — больше частиц, а значит, больше внутренняя энергия);
   • давления (влияет на расстояния между частицами и их потенциальную энергию).

2. Изменение внутренней энергии:
   Внутренняя энергия вещества может изменяться двумя основными способами:

   • Совершение работы над телом или телом: Например, если сжимать газ или растягивать его, то энергия изменяется за счет работы внешних сил.
   • Теплопередача (нагревание или охлаждение): Если тело получает или теряет теплоту, то меняется кинетическая энергия молекул, а значит, внутренняя энергия.

3. Анализ каждого случая:
   Для каждого из перечисленных случаев важно понять, осуществляется ли работа над водой или с водой, изменяется ли температура воды или ее агрегатное состояние.

• Случай (а): воду несут в ведре:
  В этом случае на воду не совершается никакой работы, и она не получает или не теряет тепло. Температура воды остается неизменной, а значит, ее внутренняя энергия также остается постоянной. Перемещение воды в пространстве (например, перенос ведра) не влияет на внутреннюю энергию воды, так как энергия зависит только от состояния воды (температуры, давления, массы), а не от ее положения в пространстве.

• Случай (б): воду переливают из ведра в чайник:
  При переливании воды также не происходит изменения температуры или агрегатного состояния воды. Хотя в процессе переливания может возникать движение воды, это движение не связано с изменением ее теплового состояния. Внутренняя энергия зависит от температуры и взаимодействия молекул, а не от механического движения жидкости. Таким образом, внутренняя энергия воды в этом случае также не изменяется.

• Случай (в): воду нагревают до кипения:
  В этом случае вода получает теплоту от нагревателя (например, от плиты). Поступающая теплота увеличивает кинетическую энергию молекул, что приводит к повышению температуры воды. Это означает, что внутренняя энергия воды возрастает. Если вода доводится до кипения, нагревание приводит к изменению агрегатного состояния (из жидкости в пар), что также увеличивает внутреннюю энергию за счет изменения потенциальной энергии взаимодействия молекул. Следовательно, внутренняя энергия воды в этом случае изменяется.

1. Выводы: Исходя из вышеуказанной теории, внутренняя энергия воды не изменяется в случаях (а) и (б), так как в этих случаях отсутствует нагревание, изменение температуры или агрегатного состояния, а также не совершается работа, которая могла бы повлиять на внутреннюю энергию воды. В случае (в) внутренняя энергия увеличивается из−за нагревания воды.