文久江

分子熱運(yùn)動(dòng)知識(shí)告訴我們：物體內(nèi)部的分子不停地做著無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的分子具有動(dòng)能；分子間有距離，相互間也存在著作用力，所以分子也具有勢(shì)能.物理學(xué)中把物體內(nèi)部所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和叫做物體的內(nèi)能.由于分子是在物體內(nèi)部自身不停地運(yùn)動(dòng)，跟物體的整體運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，所以?xún)?nèi)能是不同于機(jī)械能的另一種形式的能.

為了進(jìn)一步學(xué)習(xí)和把握內(nèi)能，下面我們通過(guò)三個(gè)問(wèn)題來(lái)進(jìn)行深入探討.

一、什么樣的物體具有內(nèi)能？

內(nèi)能是物體內(nèi)部所有分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能與分子勢(shì)能的總和.由于物體由分子組成，分子又在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，因此一切物體，不論溫度高低、質(zhì)量大小、運(yùn)動(dòng)與否、狀態(tài)如何，都具有內(nèi)能.如0 ℃的水具有內(nèi)能，100 ℃的水具有內(nèi)能，0 ℃或0 ℃以下的冰也具有內(nèi)能.

例1 下列關(guān)于內(nèi)能的說(shuō)法正確的是（）.

A． 靜止在地面的冰塊沒(méi)有內(nèi)能，鍋爐內(nèi)沸騰的水有內(nèi)能

B． 空中飛行的飛機(jī)有內(nèi)能，地面靜止的火車(chē)沒(méi)有內(nèi)能

C． 具有內(nèi)能的物體也一定具有機(jī)械能

D． 具有機(jī)械能的物體一定也具有內(nèi)能

解析： 靜止在地面的冰塊、火車(chē)都是由大量的分子組成的，這些分子在物體內(nèi)不停地做著無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，且分子之間也存在作用力，因此它們都具有內(nèi)能，與物體的溫度、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、高度等無(wú)關(guān)，一切物體都具有內(nèi)能.但是當(dāng)這個(gè)物體整體既沒(méi)有運(yùn)動(dòng)，也沒(méi)有被舉高，也沒(méi)有發(fā)生彈性形變時(shí)，這個(gè)物體就不具有機(jī)械能.如果這個(gè)物體運(yùn)動(dòng)了，或被舉高了，或發(fā)生了彈性形變，它就具有了機(jī)械能，同時(shí)一定具有內(nèi)能.

答案：D

二、影響內(nèi)能大小的因素有哪些？

擴(kuò)散現(xiàn)象告訴我們：同一種物體，溫度越高，分子運(yùn)動(dòng)越劇烈，因此影響內(nèi)能的主要因素是物體的溫度.在其他條件都相同的情況下，溫度越高，物體具有的內(nèi)能越大.

在相同溫度下，分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度是相同的，而質(zhì)量大的物體擁有的分子數(shù)目比質(zhì)量小的物體擁有的分子數(shù)目多，因此具有的內(nèi)能也大.即在其他因素都相同的條件下，質(zhì)量越大，物體具有的內(nèi)能就越大.

例2 （2008年江蘇泰州中考題）實(shí)驗(yàn)探究和推理都是科學(xué)研究的基本方法，比如科學(xué)猜想，往往是以一定的事實(shí)和已有知識(shí)為依據(jù)，通過(guò)推理而提出來(lái)的.

（1） 用放大鏡觀察素描炭筆的筆跡，觀察到微小的顆粒；麥粒碾成面粉，面粉揉成面團(tuán)……大量類(lèi)似事實(shí)，為我們想象物質(zhì)的結(jié)構(gòu)模型提供了依據(jù)，終于認(rèn)識(shí)到：_____是由大量分子構(gòu)成的.向冷熱不同的清水中各滴一滴墨水，觀察到墨水?dāng)U散的快慢不一樣……大量類(lèi)似現(xiàn)象使我們推想到：分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的快慢與_____有關(guān).

（2） 物理學(xué)上把“物體內(nèi)所有分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和叫做物體的內(nèi)能”，請(qǐng)你根據(jù)這個(gè)意思，結(jié)合所學(xué)知識(shí)，就“影響物體內(nèi)能大小的因素”提出合理猜想，給出推理性結(jié)論，說(shuō)明推理依據(jù)（參照示例）.

① 示例：物體內(nèi)能的大小可能與物體的溫度有關(guān).推理性結(jié)論：一個(gè)物體的溫度越高，內(nèi)能越大.推理依據(jù)：溫度越高，分子運(yùn)動(dòng)越快，分子動(dòng)能越大.

② 物體內(nèi)能的大小還可能與物體的_____有關(guān).推理性結(jié)論：_____.推理依據(jù)：_____.

（3） 由于推理性結(jié)論具有一定的事實(shí)和理論依據(jù)，所以在科學(xué)研究中，有時(shí)就運(yùn)用它來(lái)初步解釋相關(guān)問(wèn)題.同學(xué)們也來(lái)嘗試一下.

在上圖中，a杯中水量較少，b、c、d杯的水量相同.根據(jù)問(wèn)題（2）中所得的推理性結(jié)論，比較各杯中水的內(nèi)能的大?。?/p>

① _____杯中水的內(nèi)能最大，因?yàn)開(kāi)____.

② _____兩杯中水的內(nèi)能不好比較，因?yàn)開(kāi)____.

解析： （1） 根據(jù)熱運(yùn)動(dòng)理論可知，物質(zhì)是由分子組成的.向冷熱不同的清水中各滴一滴墨水，可看到熱水中墨水?dāng)U散得快一些，擴(kuò)散的快慢反映了分子運(yùn)動(dòng)的快慢，擴(kuò)散得越快，說(shuō)明分子運(yùn)動(dòng)越劇烈.（2） 影響物體內(nèi)能的因素除了溫度以外，還應(yīng)該考慮質(zhì)量，因?yàn)樵谄渌蛩叵嗤臈l件下，物體質(zhì)量越大，擁有的分子數(shù)目就越多.（3） 要比較水的內(nèi)能大小，應(yīng)在質(zhì)量相同的條件下比較溫度，哪個(gè)溫度高，哪個(gè)內(nèi)能就大；或者在相同溫度下比較物體質(zhì)量，哪個(gè)質(zhì)量大，哪個(gè)內(nèi)能就大.如果兩個(gè)物體，一個(gè)溫度高，而另一個(gè)質(zhì)量大，就不好比較了.

答案：（1） 物質(zhì) 溫度 （2） 質(zhì)量 質(zhì)量越大，物體的內(nèi)能越大 物體質(zhì)量越大，物質(zhì)的分子數(shù)目就越多，所有分子動(dòng)能和勢(shì)能的總和就越大 （3） ① d d杯中的水量比a杯中多，與b、c杯中相同，但是溫度最高 ② a、b a杯中的水量比b杯中少，但是溫度比b杯中高

三、怎樣改變物體的內(nèi)能？

把兩個(gè)溫度不同的物體互相接觸，低溫物體溫度升高，內(nèi)能增大，高溫的物體溫度降低，內(nèi)能減小，這個(gè)過(guò)程叫做熱傳遞.熱傳遞改變著物體內(nèi)能，其實(shí)質(zhì)是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移，而不能說(shuō)“溫度轉(zhuǎn)移”.

在熱傳遞過(guò)程中，內(nèi)能傳遞的多少叫做熱量.顯然熱量與內(nèi)能是有區(qū)別的，熱量特指在熱傳遞過(guò)程中傳遞的那部分內(nèi)能.討論熱量的前提是發(fā)生熱傳遞，而發(fā)生熱傳遞的條件是物體之間或物體的不同部分之間存在溫度差.同時(shí)注意：物體吸熱時(shí)，內(nèi)能增加，但溫度不一定升高；物體放出熱量，內(nèi)能減少，但溫度不一定降低.

另一種改變內(nèi)能的方式是做功：對(duì)物體做功，物體內(nèi)能增加；物體對(duì)外做功，物體內(nèi)能減少.做功的實(shí)質(zhì)是機(jī)械能和內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化.

兩種方式改變物體內(nèi)能是等效的.

例3 （2008年山東菏澤中考題）在以下的四幅圖中，屬于利用熱傳遞改變物體內(nèi)能的是（）.

解析： A中，鉆頭與木頭發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，B屬于手與手發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，C中，鋸子與木頭發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，都屬于做功改變物體內(nèi)能.D中，燒水時(shí)，由于火焰的溫度高于水的溫度，能量從高溫的火焰?zhèn)鬟f給了低溫的水.

答案：D

責(zé)任編輯/姜明長(zhǎng)