内能、热量和温度是热学中三个重要的物理量。学习内能的知识后,大多数学生对这三个物理量的概念及相互关系不能正确理解,为帮助学生理解和应用把三者的区别和联系总结如下。
一、三者之间的区别
1. 内能是物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和。
内能只能说有,不能说无。只有当物体内能改变,并与做功或热传递相联系时,才有数量上的意义。
2. 温度表示物体的冷热程度,从分子动理论的观点来看,温度是分子热运动激烈程度的标志,对同一物体而言,温度只能说是多少或达到多少,不能说有没有或含有等。
3. 热量是在热传递过程中,物体吸收或放出热的多少,其实质是内能的变化量。热量跟热传递紧密相连,离开了热传递就无热量可言。对热量只能说吸收多少或放出多少,不能在热量名词前加有或没有含有。
二、三者之间的关系
1. 内能和温度的关系
物体内能的变化,不一定引起温度的变化。这是由于物体内能变化的同时,有可能发生物态变化。物体在发生物态变化时内能变化了,温度有时变化有时却不变化。
如晶体的熔化和凝固过程,还有液体沸腾过程,内能虽然发生了变化,但温度却保持不变。温度的高低,标志着物体内部分子运动速度的快慢。
因此,物体的温度升高,其内部分子无规则运动的速度增大,分子的动能增大,因此内能也增大,反之,温度降低,物体内能减小。因此,物体温度的变化,一定会引起内能的变化。
2. 内能与热量的关系
物体的内能改变了,物体却不一定吸收或放出了热量,这是因为改变物体的内能有两种方式:做功和热传递。即物体的内能改变了,可能是由于物体吸收(或放出)了热量也可能是对物体做了功(或物体对外做了功)。
而热量是物体在热传递过程中内能变化的量度。物体吸收热量,内能增加,物体放出热量,内能减少。因此物体吸热或放热,一定会引起内能的变化。
3. 热量与温度的关系
物体吸收或放出热量,温度不一定变化,这是因为物体在吸热或放热的同时,如果物体本身发生了物态变化(如冰的熔化或水的凝固)。这时,物体虽然吸收(或放出)了热量,但温度却保持不变。
物体温度改变了,物体不一定要吸收或放出热量,也可能是由于对物体做功(或物体对外做功)使物体的内能变化了,温度改变了。