溫度、熱量、內(nèi)能三者的關(guān)系

王志國(guó)

溫度、熱量和內(nèi)能是熱學(xué)中相互關(guān)聯(lián)的3個(gè)物理量。初中學(xué)生遇到判斷這3個(gè)物理量的問(wèn)題時(shí)，時(shí)常出現(xiàn)錯(cuò)誤。筆者擬就三者區(qū)別和關(guān)系進(jìn)行簡(jiǎn)要地分析。

定義和實(shí)質(zhì)上的區(qū)別

溫度

1）定義：溫度是表示物體的冷熱程度的物理量。

2）實(shí)質(zhì)：溫度是物體內(nèi)部大量分子無(wú)規(guī)則劇烈程度的反映。溫度越高，物體內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)得越激烈。

它是一個(gè)狀態(tài)量。若兩物體的溫度相同，則它們的冷熱程度相同。

熱量

1）定義：熱量是在熱傳遞過(guò)程中傳遞的能量叫熱量。

2）實(shí)質(zhì)：它是熱傳遞過(guò)程中，物體內(nèi)能的改變量。

它是一個(gè)過(guò)程量，它誕生在熱傳遞過(guò)程中，離開(kāi)熱傳遞談熱量是毫無(wú)意義的。

內(nèi)能

1）定義：物體內(nèi)部所有分子作無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和。

2）實(shí)質(zhì)：它是物體內(nèi)部所含有的能量，它是無(wú)條件的，任何物體都具有內(nèi)能。

它是一個(gè)狀態(tài)量。從微觀說(shuō)，它的大小與分子運(yùn)動(dòng)的快慢、分子間距離、分子個(gè)數(shù)都有關(guān)系；從宏觀說(shuō)，它的大小與物體的溫度、物體的體積、物體質(zhì)量有關(guān)系。改變物體內(nèi)能的方式有做功和熱傳遞兩種方式。

三者的關(guān)系

溫度與熱量的關(guān)系

1）物體吸收熱量，物體的溫度不一定升高。例如：晶體在熔化、汽化等物態(tài)變化過(guò)程，就是物體只吸收熱量，但其溫度保持不變。吸收的能量只用來(lái)改變物體內(nèi)部的分子間的勢(shì)能，分子的平均動(dòng)能并未改變。

2）物體溫度升高，物體不一定吸收熱量。例如：摩擦生熱現(xiàn)象中，物體的溫度升高是通過(guò)做功的方式實(shí)現(xiàn)的，并沒(méi)有發(fā)生熱傳遞。

熱量與內(nèi)能的關(guān)系

1）物體吸收熱量，物體的內(nèi)能增大。物體吸收熱量或是使物體升高溫度（增大分子的平均動(dòng)能），或是改變物體的微觀結(jié)構(gòu)（增大分子間的勢(shì)能）。例如：加熱水的時(shí)候，水在沸騰之前，隨著吸熱，水溫在升高，水的內(nèi)能在增加；水在沸騰時(shí)，水仍然在吸熱，其溫度雖然保持不變，但有一部分水變成了水蒸氣，其分子勢(shì)能增大，其內(nèi)能增大。

2）物體內(nèi)能增加，物體不一定吸熱。因?yàn)楦淖儍?nèi)能的方式有兩種——做功和熱傳遞。例如：用鋸條鋸木材時(shí)，鋸條和木材發(fā)熱，引起內(nèi)能的增加。

溫度與內(nèi)能的關(guān)系

1）物體溫度升高，內(nèi)能增大。物體溫度升高，分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，大量分子的平均動(dòng)能增大，導(dǎo)致物體的內(nèi)能增大。

2）物體內(nèi)能增大，其溫度不一定升高。因?yàn)槲矬w的內(nèi)能不僅與溫度有關(guān)，還與體積、質(zhì)量有關(guān)。

溫度、熱量、內(nèi)能的關(guān)系

1）物體溫度升高，內(nèi)能增加，但不一定是吸收了熱量。

2）物體吸收熱量，內(nèi)能增加，但溫度不一定升高。

為便于記憶，三者關(guān)系可用圖1表示，圖中的“一定”和“不一定”是指一個(gè)量的變化是否“一定”或“不一定”引起另一個(gè)量的變化；“熱量的變化”是指吸熱或放熱。

（作者單位：河北省玉田縣鴉鴻橋鎮(zhèn)中學(xué)）