改變物體內(nèi)能的方式

殷欣 韓玉梅

物體內(nèi)能的改變涉及力學(xué)和熱學(xué)綜合知識(shí)，是各地中考必考的內(nèi)容。改變物體的內(nèi)能有兩種方式，即做功和熱傳遞，并且做功和熱傳遞在改變物體的內(nèi)能上是等效的。那么，當(dāng)物體的內(nèi)能發(fā)生改變時(shí)，到底是做功還是熱傳遞呢？下面結(jié)合中考真題進(jìn)行具體分析。

例1 （2022·黑龍江）下列關(guān)于內(nèi)能知識(shí)的描述正確的是（ ）。

A. 物體溫度越高內(nèi)能越大，所以0 ℃的冰沒(méi)有內(nèi)能

B. 溫度越高的物體含有的熱量越多，所以0 ℃的冰沒(méi)有熱量

C. 摩擦生熱是通過(guò)做功的方式改變了物體的內(nèi)能

D. 物體吸收熱量，內(nèi)能增加，溫度一定升高

分析：構(gòu)成物體所有分子的動(dòng)能與勢(shì)能之和叫做物體的內(nèi)能。影響物體內(nèi)能的因素有物質(zhì)的種類(lèi)、質(zhì)量、溫度、狀態(tài)和體積，一切物體都具有內(nèi)能，物體的內(nèi)能不為零。當(dāng)兩個(gè)物體存在溫度差時(shí)，就會(huì)發(fā)生熱傳遞，高溫物體放出熱量，內(nèi)能減?。坏蜏匚矬w吸收熱量，內(nèi)能增加。即熱量是伴隨著熱傳遞產(chǎn)生的，沒(méi)有熱傳遞過(guò)程，就不會(huì)產(chǎn)生熱量。內(nèi)能是狀態(tài)量，熱量是過(guò)程量。做功要滿足兩個(gè)必要條件，即力和在力的方向上移動(dòng)距離，兩者缺一不可。物體內(nèi)能發(fā)生改變時(shí)，可能是通過(guò)做功改變的，也有可能是通過(guò)熱傳遞改變的。

解：因?yàn)槲矬w的分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，所以任何物體都有內(nèi)能，0 ℃的冰仍具有內(nèi)能，故A錯(cuò)誤；

熱量是一個(gè)過(guò)程量，不能說(shuō)物體含有多少熱量，故B錯(cuò)誤；

摩擦生熱實(shí)質(zhì)是兩物體摩擦?xí)r產(chǎn)生摩擦力，通過(guò)克服摩擦力做功的方法改變物體的內(nèi)能，使物體的溫度升高，從而將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故C正確；

物體吸收熱量，內(nèi)能增大，但溫度不一定升高，比如晶體在熔化過(guò)程中吸收熱量，而溫度保持不變，故D錯(cuò)誤。

答案：C

點(diǎn)評(píng)：判斷是不是做功改變物體內(nèi)能，其關(guān)鍵是看物體間是否有力的作用。如果物體間有力的作用，且在力的方向上移動(dòng)了距離，那么是通過(guò)做功的方式改變了物體內(nèi)能；如果物體間沒(méi)有力的作用，那么一定不是通過(guò)做功的方式改變了物體內(nèi)能。對(duì)物體做功，物體內(nèi)能增大；物體對(duì)外做功，物體的內(nèi)能減少。需要注意的是，發(fā)生物態(tài)變化時(shí)，有可能是熱傳遞，也有可能是做功。例如，用火加熱冰時(shí)，使冰熔化成水的過(guò)程是通過(guò)熱傳遞來(lái)改變冰的內(nèi)能；而冰壺比賽中的擦冰或刷冰，可以使表面冰層熔化，形成一層薄薄的冰水混合物，而水的阻力比冰面要小，所以冰壺可以滑行得更快，從而使冰壺走到更接近大本營(yíng)中心的位置。擦冰或刷冰使冰熔化成水的過(guò)程是通過(guò)做功來(lái)改變冰的內(nèi)能。

例2 （2022·湖南·邵陽(yáng)）2022年4月16日，“摘星媽媽”王亞平和航天員翟志剛、葉光富三人乘坐神舟十三號(hào)返回艙成功返回地球。下列關(guān)于返回艙進(jìn)入大氣層后的有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ ）。

A.返回艙加速下落過(guò)程中，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能

B.返回艙加速下落過(guò)程中其動(dòng)能增大

C.返回艙下落過(guò)程中與大氣摩擦，外表面溫度升高，其內(nèi)能增加

D.返回艙下落過(guò)程中，航天員相對(duì)地球是運(yùn)動(dòng)的

分析：能量的轉(zhuǎn)化是指不同形式的能發(fā)生變化，機(jī)械能包括動(dòng)能和勢(shì)能，動(dòng)能可以與勢(shì)能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能也可以與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化，在轉(zhuǎn)化過(guò)程中是通過(guò)做功形式完成的。

解：返回艙加速下落過(guò)程中質(zhì)量不變，速度變大，高度變小，所以動(dòng)能增加，重力勢(shì)能減少，此過(guò)程中重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，故A錯(cuò)誤；

返回艙加速下落過(guò)程中質(zhì)量不變，速度變大，其動(dòng)能增大，故B正確；

返回艙下落過(guò)程中與大氣摩擦，大氣對(duì)返回艙有摩擦力，摩擦力做功使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使其內(nèi)能增加，外表面溫度升高，故C正確；

返回艙下落過(guò)程中，航天員相對(duì)于地面發(fā)生了位置變化，所以航天員相對(duì)地球是運(yùn)動(dòng)的，故D正確。

答案：A

點(diǎn)評(píng)：做功是能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程，熱傳遞是能量的轉(zhuǎn)移過(guò)程，這是做功與熱傳遞的不同之處。需要注意的是，一般選擇題都是選對(duì)的答案，但個(gè)別選擇題要求選錯(cuò)誤的答案，希望同學(xué)們認(rèn)真審題。

總之，做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能，判斷是做功還是熱傳遞改變物體內(nèi)能的方法有四種：（1）如果直接接觸的兩物體之間存在溫度差，則是通過(guò)熱傳遞來(lái)改變物體的內(nèi)能；（2）如果直接接觸的兩物體之間存在相互作用力且物體在力的方向上移動(dòng)了距離，則是通過(guò)做功來(lái)改變物體的內(nèi)能；（3）如果能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化，則是通過(guò)做功來(lái)改變物體的內(nèi)能；（4）如果內(nèi)能發(fā)生了轉(zhuǎn)移，則是通過(guò)熱傳遞來(lái)改變物體的內(nèi)能。解題時(shí)要認(rèn)真分析題意，通過(guò)這四種辦法準(zhǔn)確判斷。

（作者單位：山東省膠州市瑞華市實(shí)驗(yàn)初級(jí)中學(xué)）