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1、温度热量内能关系温度、内能、热量的概念、区别及应用 二、知识总结 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: 1. 温度表示物体的冷热程度,从分子运动理论的观点来看,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。 2. 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。 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
2、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”。 三、跨越障碍 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
3、的变化。 例1 下列说法中不正确的是 温度为0的物体没有内能 温度高的物体内能一定多 物体的内能增加,它的温度一定升高 一个物体温度升高,内能一定增加 正确答案:、。 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了热量也可能是对物体做了功。 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。 热量的实质是内能的转移过程。例如两个物体之间发生热传递,高温物体放出了50J的热量,表示它的内能减少了50J;
4、同样低温物体吸收了50J的热量,则内能增加了50J,实际上就是50J的内能从高温物体传给了低温物体。 物体吸收热量,分子运动剧烈,内能增加,但内能的增加不仅可以通过吸热来实现,还可以通过对物体做功来实现。在不清楚内能变化的过程时,我们不能肯定究竟是通过哪种方式实现的。 - 1 - 另外要注意的是热量是一个过程量,而内能是状态量,因此我们不能说物体含有热量。 例2 下列说法中正确的是 物体吸收热量,内能一定增加 物体的温度升高,内能一定增加 物体的内能增加,一定吸收了热量温度很低的物体没有内能 正确答案:。 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
5、时,如果物体本身发生了物态变化。这时,物体虽然吸收了热量,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使物体的内能变化了,温度改变了。 例3 下列说法中正确的是 物体温度升高,它一定吸收了热量 物体吸收了热量,温度一定升高 物体吸收了热量,它的内能就会增加 物体温度升高,它的内能一定增加 正确答案:、。 例4 关于物体的温度、热量、内能的说法中,正确的是 物体的内能增大时,其温度就会升高 物体的温度升高时,其内能就增大 物体的温度升高时,物体的热量就增加 物体的内能越大,物体的热量就越多 正确答案:。 例5 关于热量、温度、内能的关系,下列说法中正确的
6、是 物体吸收了热量,它的温度一定升高,内能一定增加 物体温度升高,它的内能一定增加,一定是吸收了热量 物体内能增加了,它一定吸收了热量,温度一定升高 物体吸收了热量,它的内能一定增加,温度可能升高 正确答案:。 关于温度和热量的关系,可以从两个方面来理解:一方面,物体吸收或放出热量,但温度不一定改变。例如晶体熔化和液体沸腾,物体吸热,但不升温;液体凝固成晶体和气体液化,物体放热,但不降温。另一方面,物体温度发生变化,不一定是由于吸热或放热。因为做功和热传递在改变物体的内能上是等效的。 五、知识强化 1. 温度高的物体,它的内能一定大 - 2 - 错。物体内能是物体内部所有做无规则运动分子的动能
7、和分子势能的总和。物体内能大小不但与物体的温度有关,还与物体内分子个数有关。温度高的物体由于其他情况不清楚,所以它的内能也就不一定大。例如一小杯100的沸水,温度虽高,但不一定比一大桶80的水的内能多。因为水的内能的大小还与水的质量有关。 2. 温度高的物体,它含有的热量多 错。温度与热量是两个不同的物理概念。温度表示物体的冷热程度,是分子运动剧烈程度的标志,是一个状态量。热量是表明热传递过程中内能转移的多少,是一个过程量。不讲热传递的过程,只讲“某物体含有多少热量”、“温度高的物体含有的热量多”是毫无意义的。只不过对于同一物体,温度越高,降到同一温度时,t越大,放出的热量越多。 3. 物体温
8、度升高,它的内能一定增加 对。对于同一个物体来说,质量不变,内能跟物体内部分子的无规则运动有关,一个物体的温度升高,它的分子热运动会变得越来越剧烈,使物体内部分子无规则运动所具有的动能增加。所以物体的内能跟温度有关,物体温度升高,它的内能一定增加。 4. 物体内能增加,温度一定升高 错。物体吸收了热量,或外界对物体做了功。物体的内能增加了,但物体的温度不一定升高。物体的内能与物体的温度之间不是总存在着你大我小的关系。如晶体的熔化与凝固过程和液体的沸腾过程,都是内能发生了变化,而温度并没有发生变化。 5. 物体温度升高,一定吸收了热量 错。改变物体内能的方法有两个:一是做功,二是热传递。因此,物
9、体温度升高可能是因为吸收热量,但也可能是对物体做了功。钻木取火、用锯锯木头就是通过做功的方式使物体的温度升高的。因此物体温度升高,不一定是吸收了热量。 6. 物体吸收了热量,它的温度一定升高 错。物体吸收热量,在不对外做功的情况下,内能一定增大,但温度不一定升高。如晶体熔化时,吸收热量,内能增加,而温度保持不变。它吸收的热量是用来增加分子势能,而分子的平均动能没有增加,所以温度不变。同样,水在沸腾过程中,吸收了热量,但温度保持在沸点不变。因此物体吸收热量,温度不一定升高。同理,不能说“物体放出热量,温度一定降低”。 7. 物体吸收热量,内能一定增加 错。物体吸收热量时,内能不一定增加,因为物体吸收了热量,同时又对外做功,物体的内能可能增加,也可能减小或不变。要确定物体的内能是否变化,还要看物体与外界有无热量交换,有无做功而定。 8. 物体内能增加,一定吸收了热量 错。改变物体的内能可以通过“做功”和“热传递”两种途径,而且做功与热传递在改变物体的内能效果上是一样的。因此,物体的内能增加,可能是物体吸收了热量,也可能是外界对物体做了功,也可能是吸热的同时外界对物体做了功。 - 3 -