内能和热能的区别 内能的三个决定因素


物理领域中,温度、热量与内能是三个密切相关的概念。

1. 温度,它是描述物体冷热程度的物理量。它代表了一种状态,无法被传递或转移。常用的温度单位是摄氏度(℃),而其国际单位则是开尔文(K)。从微观角度看,温度反映了物体内分子无规则运动的剧烈程度,分子运动越快,物体温度越高。

内能则是物体内部所有分子无规则运动的动能与分子势能的总和,同样是一个状态量。通常用“具有”等词汇来描述它的存在,其国际单位为焦耳(J)。一切物体在任何情况下都具备内能。

内能的变化可以通过两种途径实现:做功和热传递。外界对物体做功会增加物体的内能,而物体对外做功则会使内能减少。这两种方式在改变物体内能方面是等效的。

热传递是一种特殊的能量转移方式,它发生在存在温度差的物体之间或物体的不同部分之间。热传递的过程中,内能从高温物体转移到低温物体,直至温度相同。热传递的方式包括热传导、对流和辐射。

物体的内能与其温度、物质种类、物态、体积、质量等因素密切相关。一般而言,物体温度升高,内能会增加;但内能增加并不意味着温度一定升高,如冰融化成水的过程。同样,物体温度降低,内能会减少,但内能减少并不代表温度一定下降。

热量是在热传递过程中所传递的内能的数量。它是一个过程量,需要用“吸收”或“放出”来描述,不能用“具有”或“含有”来形容。谈及热量时,必须是在热传递的过程中。

值得注意的是,内能的变化不仅与热量的吸收或放出有关,还与做功有关。做功同样可以改变物体内能。

温馨提示:一个物体吸收热量,其内能会增加;但物体内能增加的原因并不一定是吸收了热量,有可能是外界对其做了功。相反,一个物体放出热量,其内能会减少;但内能减少并不一定是因为物体放出了热量,也有可能是物体对外界做了功。

练习:关于热量、温度、内能之间的关系,正确的是:

A. 即使物体温度不变,也可能正在吸热。

B. 物体吸收了热量,其温度不一定升高。

C. 物体温度升高时,其内能一定增加。

D. 物体温度升高了,并不意味着它一定吸收了热量。

解析:以0℃的冰吸热熔化成0℃的水为例,虽然温度没有变化,但冰确实在吸热。因此A选项正确。B选项指出的是事实,因为某些情况下(如相变过程),物质吸热但温度不升高。C选项正确指出,物体的温度上升通常伴随着内能的增加。而D选项解释了除了吸热外做功同样可以引起温度升高。