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物理溫度、內能、熱量的區別與聯絡複習知識點

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  一、溫度、內能、熱量的區別:

物理溫度、內能、熱量的區別與聯絡複習知識點

溫度表示物體的冷熱程度,它是一個狀態量,所以只能說“物體的溫度是多少”。兩個不同狀態間的物體可以比較溫度的高低。溫度是不能“傳遞”和“轉移”的,其單位是“攝氏度”。從分子運動理論的觀點來看,它跟物體內部分子的無規則運動情況有關,溫度越高,分子無規則運動的平均速度就越大,分子運動就越劇烈。因此可以說,溫度的高低是分子無規則運動的劇烈程度的標誌。

內能是能量的一種形式,它是物體內部所有分子無規則運動的動能與勢能的總和。分子的熱運動所具有的能量表現為分子動能,分子間相互作用的引力和斥力所具有的能量表現為分子勢能。內能和溫度一樣,也是一個狀態量,通常用“具有”等詞來修飾,其單位是“焦耳”。對於同一物體而言,內能大小與溫度有關,溫度升高,內能增大,溫度降低,內能減小;對於不同的物體而言,內能的大小除與溫度有關之外,還與質量、體積、狀態有關。以水為例,在溫度一定的情況下,一桶水和一勺水相比較,由於單個水分子所具有的內能是一樣的,由於一桶水所含的水分子數目較多,所以一桶水具有的內能就多;水通常以固態冰、液態水、氣態水蒸氣三種形式存在,固態物質分子間有強大的作用力,分子排列十分緊密,液體物質分子間的作用力較固體小,分子也沒有固定的位置,運動較自由,氣態物質分子間作用力極小,可以忽略不計,極度散亂,間距很大,由於固液氣三態物質的分子在排列組合方式上不同,導致分子間的分子動能和分子勢能也不一樣,當然它們所具有的內能也不一樣。

熱量是指在熱傳遞過程中,傳遞內能的多少。它反映了熱傳遞過程中,內能轉移的數量,是內能轉移多少的量度,是一個過程量,要用“吸收”或“放出”來表述而不能用“具有”或“含有”。熱量定義的條件是“在熱傳遞過程中”,因此只有發生了熱傳遞,才能談及熱量,所以物體本身沒有熱量。

  二、溫度、內能、熱量的聯絡:

(一)溫度與內能

因為溫度越高,物體內的分子做無規則運動的速度越大,分子的平均動能越大,因此物體的內能越多。但要注意:溫度不是內能變化的唯一標誌。“溫度不變時,它的`內能一定不變”是錯誤的。如晶體熔化、液體沸騰時,溫度保持不變,但要吸熱,內能增加。晶體凝固時,溫度不變,但要放出熱量,它的內能就減小。因此物體的狀態變化也是內能變化的標誌。

(二)溫度與熱量

溫度反映的是分子無規則運動的劇烈程度。物體溫度越高,分子運動越劇烈。熱量是在熱傳遞過程中,內能轉移的多少。熱傳遞中,高溫物體放出熱量,內能減小,溫度降低,低溫物體吸收熱量,內能增加,溫度升高。兩物體間不存在溫度差時,雖然物體都有溫度,但沒有熱傳遞,更談不上“熱量”。

(三)熱量與內能

熱量反映了熱傳遞過程中,內能轉移的數量。物體放出了多少熱量,內能就減小多少;物體吸收了多少熱量,內能就增加多少。要注意:內能增減並不只與吸收或放出熱量有關,做功也可以改變物體內能。對物體做功,物體的內能會增加,對物體做了多少功,物體的內能會增加多少;物體對外做功,物體的內能會減小,對外做功多少,物體的內能會減小多少。物體內能的改變方法有熱傳遞和做功兩種方法,這兩種方法在改變物體的內能上是等效的。

例:關於溫度、內能、熱量三者的關係,下面說法正確的是

A.物體吸收熱量,溫度一定升高

B.物體溫度升高,一定是吸收了熱量

C.物體溫度不變,就沒有吸熱或放熱

D.物體溫度升高,內能增加

解析:物體吸收熱量使物體的內能增加,可以是分子動能增加,也可以是分子勢能增加。在晶體熔化和液體沸騰過程中,物體要不斷地吸收熱量,但物體的溫度不變,這時物體內能的增加主要表現在內部分子勢能的增加。所以A不正確。

改變物體內能大小的方法有熱傳遞和做功兩種。物體溫度升高,內能增加,有可能是物體吸收了熱量,也有可能是別的物體對它做了功。再沒有明確說明是通過哪種方式改變內能的情況下,不能不假思索的做出判斷。所以B不正確。

物體的溫度不變,只能說明物體內部分子的分子動能沒有發生變化,並不能意味著物體內部的分子勢能沒有發生變化,也就不能說明物體的內能沒有發生變化。如在晶體的熔化和液體沸騰中,物體要不斷地吸收熱量,內能增加,但溫度保持不變;晶體凝固中,物體要不斷地放出熱量,內能減小,但溫度保持不變。所以C也不正確。

物體溫度升高,分子熱運動劇烈,分子動能增大,分子間相互作用的引力和斥力也會隨之發生變化,分子勢能也會增大,故內能增加。即D正確。

總之,溫度、熱量和內能三者之間既有聯絡,又有本質區別,極易造成錯誤:如把熱傳遞過程中傳遞的能量說成是溫度,或說某一狀態具有熱量。生活用語中“熱”有時表示溫度,有時表示熱量分辨不清楚。只有正確理解這三個概念的物理意義,認清它們之間區別和聯絡,並且在實際應用中進一步理解和掌握,才能全面把握這幾個重要概念。