内能热量和温度关系
内能热量和温度关系
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。内能是能量的一种形式内能和温度一样，也是一个状态量，通常用“具有”等词来修饰内能只能说“有”，不能说“无”，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。
2. 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”。 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。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。
物体内部大量分子无规则运动越剧烈，物体的温度越高。物体内部大量分子热运动的动能不可能都相同，我们把物体内分子动能的平均值，叫做分子的平均动能。从分子运动论的观点看，温度是物体分子平均动能的标志。
3. 热量是在热传递过程中，转移的内能的多少，叫做热量（Q）。（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，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高温物体放出的热量越多，则内能减少得越多；低温的物体吸收的热量越多，则内能增加越多；因此，在热传递的过程中，物体内能的改变，可以用传递的热量来量度。
    值得注意的是，功和热量的单位虽然都是焦耳，但它们是不同物理过程中的单位。
对热量只能说“吸收多少”或“放出多少”，不能在热量名词前加“具有”“有”或“没有”“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、三者之间的关系
1. 内能和温度的关系
物体内能的大小与分子的热运动有关。温度越高，分子做无规则运动的速度越大，物体分子的平均动能越大。对于同一个物体来说，物体的温度越高，内能越大。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。因为温度越高，物体内的分子做无规则运动的速度越快，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惟一标志。物体的状态变化也是内能变化的标志（如晶体的熔化、凝固，液体沸腾等）。
例1 下列说法中不正确的是（ ）
（A）温度为0℃的物体没有内能      （B）温度高的物体内能一定多
（C）物体的内能增加，它的温度一定升高  （D）一个物体温度升高，内能一定增加
正确答案：（A）、（B）、（C）。
2. 内能与热量的关系
在热传递过程中，高温的物体放热，温度降低，内能减少；低温的物体，温度升高，内能增加。因此，热传递的实质就是内能从高温的物体向低温的物体转移。物体放出了多少热量，内能就减小多少；
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。做功和热传递在改变物体内能上产生的效果是相同的，所以我们说做功的热传递对改变物体的内能是等效的。改变物体内能的方法：做功和热传递是改变物体的内能的两种方法，但它们的物理过程是不同的。
    1、用做功的方法改变物体内能，其本质是其他形式的能和内能之间的转化；
    外界对物体做功，物体的内能增加；物体对外界做功，物体的内能减少。
    2、用热传递的方法改变物体的内能，其本质是内能从一个物体转移到另一个物体，是内能的转移。
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
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。
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；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。
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（ ）
（A）物体吸收热量，内能一定增加  （B）物体的温度升高，内能一定增加
（C）物体的内能增加，一定吸收了热量（D）温度很低的物体没有内能
正确答案：（A）。
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。温度高的物体放出热量，内能减小，温度低的物体吸收热量，内能增加。两物体间不存在温度差时，物体具有温度，但没有热传递，也
就谈不上“热量”。
例3 下列说法中正确的是（ 内能与什么有关）
（A）物体温度升高，它一定吸收了热量
（B）物体吸收了热量，温度一定升高
（C）物体吸收了热量，它的内能就会增加
（D）物体温度升高，它的内能一定增加
正确答案：（C）、（D）。
例4 关于物体的温度、热量、内能的说法中，正确的是（ ）
（A）物体的内能增大时，其温度就会升高
（B）物体的温度升高时，其内能就增大
（C）物体的温度升高时，物体的热量就增加
（D）物体的内能越大，物体的热量就越多
正确答案：（B）。
例5 关于热量、温度、内能的关系，下列说法中正确的是（ ）
（A）物体吸收了热量，它的温度一定升高，内能一定增加
（B）物体温度升高，它的内能一定增加，一定是吸收了热量
（C）物体内能增加了，它一定吸收了热量，温度一定升高
（D）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：（D）。
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。
例6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
五、知识强化
1. 温度高的物体，它的内能一定大
错。物体内能是物体内部所有做无规则运动分子的动能和分子势能的总和。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。

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