物體內(nèi)能的改變

王夢賢

每一個物體都具有內(nèi)能，而物體內(nèi)能的改變是自然界中最普遍的現(xiàn)象之一，小到生活中的熱水袋取暖、搓手取暖、用火燒水，大到火力發(fā)電站、火箭發(fā)射，都蘊含著內(nèi)能的變化.那什么是內(nèi)能？改變物體內(nèi)能的方式有哪些？下面我們就一起走進神奇的內(nèi)能世界.

一、什么是內(nèi)能

內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子做無規(guī)則運動所具有的動能和分子間因作用力所具有的勢能的總和.由于分子運動（熱運動）快慢與物體的溫度有關(guān)，分子間作用力大小與分子間的距離有關(guān)，分子總數(shù)目的多少與質(zhì)量有關(guān)，因此內(nèi)能大小的宏觀表現(xiàn)是溫度、體積和質(zhì)量.質(zhì)量確定的一個物體的溫度發(fā)生變化或體積發(fā)生變化，其內(nèi)能大小就發(fā)生變化.在初中階段常常用溫度和狀態(tài)來判斷內(nèi)能的變化，如果一個物體溫度升高，其內(nèi)能就變大，溫度降低，其內(nèi)能就減??；同樣，一個物體由固態(tài)到液態(tài)到氣態(tài)，其內(nèi)能增大，由液態(tài)到固態(tài)，其內(nèi)能減小.對于不同物體來說，內(nèi)能還與物質(zhì)的種類有關(guān).

二、物體內(nèi)能的改變方式

實際生活中改變物體的內(nèi)能有兩種方式：做功和熱傳遞.下面我們一起來探討這兩種改變物體內(nèi)能的方式.

1.通過熱傳遞改變物體內(nèi)能

熱傳遞是自然界普遍存在的一種自然現(xiàn)象.只要物體之間或同一物體的不同部分之間存在溫度差別，就會有熱傳遞現(xiàn)象發(fā)生，并且將一直繼續(xù)到溫度相同的時候為止.發(fā)生熱傳遞的唯一條件是存在溫度差別，與物體的狀態(tài)、物體間是否接觸都無關(guān).熱傳遞的結(jié)果是溫差消失，即發(fā)生熱傳遞的物體間或物體的不同部分達到相同的溫度.而熱傳遞又有熱傳導、熱對流、熱輻射三種方式.

（1）熱傳導：熱傳導是介質(zhì)內(nèi)的一種傳熱現(xiàn)象，其在固體、液體和氣體中均可發(fā)生，但嚴格而言，只有在固體中才是純粹的熱傳導.而流體（氣體和液體）即使處于靜止狀態(tài)，其中也會由于溫度梯度所造成的密度差而產(chǎn)生自然對流.因此，在流體中對流與熱傳導同時發(fā)生.

（2）熱對流：物體之間以流體為介質(zhì)，利用流體的熱脹冷縮和可以流動的特性，傳遞內(nèi)能.熱對流是靠液體或氣體的流動，使內(nèi)能從溫度較高部分傳至較低部分的過程.對流是液體或氣體熱傳遞的主要方式，由于一般氣體熱脹冷縮現(xiàn)象較液體明顯，氣體的對流比液體明顯.對流可分自然對流和強迫對流兩種.自然對流往往自然發(fā)生，是由于溫度不均勻而引起的.強迫對流是由于外界對流體攪拌而形成的.

（3）熱輻射：物體之間利用放射和吸收彼此的電磁波，而不必有任何介質(zhì)，就可以達成溫度平衡.熱輻射是物體不依靠介質(zhì)，直接將能量發(fā)射出來，傳給其他物體的過程.熱輻射是遠距離傳遞能量的主要方式，如太陽能就是以熱輻射的形式，經(jīng)過宇宙空間傳給地球的.物體溫度較低時，主要以不可見的紅外光進行輻射，在500℃以至更高的溫度時，則順次發(fā)射可見光以至紫外輻射.如太陽能熱水器、太陽灶、微波爐等都是熱輻射.

由此可見，熱傳遞是通過熱傳導、熱對流和熱輻射三種方式來實現(xiàn)的.在實際的熱傳遞過程中，這三種方式往往不是單獨進行的.

2.通過做功改變物體內(nèi)能

除了熱傳遞外，做功也能改變物體的內(nèi)能.外界對物體做功，物體的內(nèi)能會增加，物體對外界做功，自身的內(nèi)能會減少.

做功是能量的轉(zhuǎn)化過程，通過做功能量實現(xiàn)了轉(zhuǎn)化，如：物體自由下落，重力對物體做功，將重力勢能轉(zhuǎn)化為動能.重力做功越多，物體增加的動能就越多.再如電水壺燒水，是電流在對用電器做功，將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.

所以，對物體做功越多，物體的內(nèi)能增加得越多；反之，物體對外界做功越多，物體的內(nèi)能減少得越多.

利用做功的方法改變物體的內(nèi)能，實質(zhì)上是兩種不同形式的能量通過做功而實現(xiàn)的相互轉(zhuǎn)化，即機械能或其他形式的能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.

做功和熱傳遞在改變物體的內(nèi)能上是等效的，即改變物體的內(nèi)能，既可以通過做功，也可以通過熱傳遞的方式.常見的對物體做功的四種方法：壓縮體積、摩擦生熱、打擊物體、擰彎物體.

希望通過上述講解，使同學們能了解這兩種改變物體內(nèi)能的方式，能正確辨析這兩種改變物體內(nèi)能的方式.