1. Обладает ли внутренней энергией тело при отрицательной температуре, например, -15 °C?

Внутренняя энергия тела зависит от его температуры и состояния вещества. Даже при отрицательных температурах, таких как -15 °C, тело все равно обладает внутренней энергией. Это связано с тем, что внутренняя энергия определяется не только температурой, но и состоянием вещества, количеством частиц и их движением. При температуре ниже 0 °C молекулы все еще находятся в движении, хотя их средняя кинетическая энергия ниже, чем у молекул при положительных температурах. Таким образом, тело при -15 °C имеет внутреннюю энергию, но она будет меньше, чем у тела при более высоких температурах.

2. Если закрытую пробирку погрузить в горячую воду, изменятся ли кинетическая и потенциальная энергии молекул воздуха в пробирке? Если изменятся, то каким образом?

Да, кинетическая и потенциальная энергии молекул воздуха в пробирке изменятся. Рассмотрим это подробнее:

• Кинетическая энергия: При погружении пробирки в горячую воду температура воздуха внутри пробирки начнет повышаться. Это приведет к увеличению средней скорости движения молекул воздуха, что, в свою очередь, увеличит их кинетическую энергию. Чем выше температура, тем больше энергии имеют молекулы, так как они движутся быстрее.
• Потенциальная энергия: Потенциальная энергия молекул в данном случае не изменится значительно, поскольку она в основном зависит от положения молекул относительно друг друга и от взаимодействий между ними. Однако, если рассматривать расширение газа при нагревании, то можно сказать, что потенциальная энергия в системе может измениться из-за изменения расстояний между молекулами, но это влияние будет не столь значительным.

3. В одном сосуде находится разреженный газ, а в другом - сжатый газ. Какой из газов имеет большую внутреннюю энергию при одинаковой температуре и почему?

При одинаковой температуре внутреннюю энергию газов можно сравнивать, учитывая их состояние и плотность. Внутренняя энергия идеального газа определяется формулой:

• U = (3/2) * nRT, где U - внутренняя энергия, n - количество молей газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура в Кельвинах.

При одинаковой температуре T и одинаковом количестве вещества n, внутренняя энергия газов будет одинаковой, независимо от того, разреженный он или сжатый. Однако, если количество вещества в сосудах разное, то внутренние энергии будут различаться. В сжатом газе, как правило, больше молекул в единице объема, что может привести к большей внутренней энергии, если количество молей газа в сосудах различно.

Таким образом, если количество молей в обоих сосудах одинаковое, то внутренние энергии будут равны. Если же количество молей различно, то сжатый газ, как правило, будет иметь большую внутреннюю энергию.