逍遥学能 2016-05-17 15:46
温度、内能、热量三个物理量既有区别又有联系。辨析它们的区别与联系，有助于正确理解其含义。
一、温度、内能、热量的区别：
温度表示物体的冷热程度，它是一个状态量，所以只能说“物体的温度是多少”。两个不同状态间的物体可以比较温度的高低。温度是不能“传递”和“转移”的，其单位是“摄氏度”。从分子运动理论的观点来看，它跟物体内部分子的无规则运动情况有关，温度越高，分子无规则运动的平均速度就越大，分子运动就越剧烈。因此可以说，温度的高低是分子无规则运动的剧烈程度的标志。
内能是能量的一种形式，它是物体内部所有分子无规则运动的动能与势能的总和。分子的热运动所具有的能量表现为分子动能，分子间相互作用的引力和斥力所具有的能量表现为分子势能。内能和温度一样，也是一个状态量，通常用“具有”等词来修饰，其单位是“焦耳”。对于同一物体而言，内能大小与温度有关，温度升高，内能增大，温度降低，内能减小；对于不同的物体而言，内能的大小除与温度有关之外，还与质量、体积、状态有关。以水为例，在温度一定的情况下，一桶水和一勺水相比较，由于单个水分子所具有的内能是一样的，由于一桶水所含的水分子数目较多，所以一桶水具有的内能就多；水通常以固态冰、液态水、气态水蒸气三种形式存在，固态物质分子间有强大的作用力，分子排列十分紧密，液体物质分子间的作用力较固体小，分子也没有固定的位置，运动较自由，气态物质分子间作用力极小，可以忽略不计，极度散乱，间距很大，由于固液气三态物质的分子在排列组合方式上不同，导致分子间的分子动能和分子势能也不一样，当然它们所具有的内能也不一样。
热量是指在热传递过程中，传递内能的多少。它反映了热传递过程中，内能转移的数量，是内能转移多少的量度，是一个过程量，要用“吸收”或“放出”来表述而不能用“具有”或“含有”。热量定义的条件是“在热传递过程中”，因此只有发生了热传递，才能谈及热量，所以物体本身没有热量。
二、温度、内能、热量的联系：
（一）温度与内能
因为温度越高，物体内的分子做无规则运动的速度越大，分子的平均动能越大，因此物体的内能越多。但要注意：温度不是内能变化的唯一标志。“温度不变时，它的内能一定不变”是错误的。如晶体熔化、液体沸腾时，温度保持不变，但要吸热，内能增加。晶体凝固时，温度不变，但要放出热量，它的内能就减小。因此物体的状态变化也是内能变化的标志。
（二）温度与热量
温度反映的是分子无规则运动的剧烈程度。物体温度越高，分子运动越剧烈。热量是在热传递过程中，内能转移的多少。热传递中，高温物体放出热量，内能减小，温度降低，低温物体吸收热量，内能增加，温度升高。两物体间不存在温度差时，虽然物体都有温度，但没有热传递，更谈不上“热量”。
（三）热量与内能
热量反映了热传递过程中，内能转移的数量。物体放出了多少热量，内能就减小多少；物体吸收了多少热量，内能就增加多少。要注意：内能增减并不只与吸收或放出热量有关，做功也可以改变物体内能。对物体做功，物体的内能会增加，对物体做了多少功，物体的内能会增加多少；物体对外做功，物体的内能会减小，对外做功多少，物体的内能会减小多少。物体内能的改变方法有热传递和做功两种方法，这两种方法在改变物体的内能上是等效的。
例：关于温度、内能、热量三者的关系，下面说法正确的是
A．物体吸收热量，温度一定升高
B．物体温度升高，一定是吸收了热量
C．物体温度不变，就没有吸热或放热
D．物体温度升高，内能增加
解析：物体吸收热量使物体的内能增加，可以是分子动能增加，也可以是分子势能增加。在晶体熔化和液体沸腾过程中，物体要不断地吸收热量，但物体的温度不变，这时物体内能的增加主要表现在内部分子势能的增加。所以A不正确。
改变物体内能大小的方法有热传递和做功两种。物体温度升高，内能增加，有可能是物体吸收了热量，也有可能是别的物体对它做了功。再没有明确说明是通过哪种方式改变内能的情况下，不能不假思索的做出判断。所以B不正确。
物体的温度不变，只能说明物体内部分子的分子动能没有发生变化，并不能意味着物体内部的分子势能没有发生变化，也就不能说明物体的内能没有发生变化。如在晶体的熔化和液体沸腾中，物体要不断地吸收热量，内能增加，但温度保持不变；晶体凝固中，物体要不断地放出热量，内能减小，但温度保持不变。所以C也不正确。
物体温度升高，分子热运动剧烈，分子动能增大，分子间相互作用的引力和斥力也会随之发生变化，分子势能也会增大，故内能增加。即D正确。
总之，温度、热量和内能三者之间既有联系，又有本质区别，极易造成错误：如把热传递过程中传递的能量说成是温度，或说某一状态具有热量。生活用语中“热”有时表示温度，有时表示热量分辨不清楚。只有正确理解这三个概念的物理意义，认清它们之间区别和联系，并且在实际应用中进一步理解和掌握，才能全面把握这几个重要概念。