我們生活中常常會說到“熱”,但一個“熱”字通常會表示不同的物理意義,如今天天氣熱中的“熱”是指溫度,兩手相互摩擦手會發(fā)熱中的“熱”是指內(nèi)能,冰熔化過程中要吸熱中的“熱”是指熱量.溫度、內(nèi)能、熱量是初中物理熱學(xué)中三個重要概念,它們之間既有聯(lián)系,又有區(qū)別,下面我們就一起辨別這“三兄弟”.
“三兄弟”之間的區(qū)別
溫度是表示物體冷熱程度的物理量,溫度是一個狀態(tài)量,只能說“物體的溫度是多少”“物體的溫度升高(或降低)多少”,但不能說“轉(zhuǎn)移溫度”“傳遞溫度”,從分子動理論的觀點來看,溫度越高,分子運動越劇烈,因此可以說溫度的高低是分子無規(guī)則運動劇烈程度的標(biāo)志.
內(nèi)能是能量的一種形式,它是物體內(nèi)部所有分子熱運動的動能和分子勢能的總和.分子由于熱運動所具有的能量表現(xiàn)為分子動能,分子間由于相互作用的引力和斥力所具有的能量表現(xiàn)為分子勢能.
一切物體都具有內(nèi)能,對于同一個物體而言,內(nèi)能大小與溫度有關(guān),溫度升高,分子熱運動的速度加快,分子動能變大,則內(nèi)能增大:對于不同的物體而言,內(nèi)能除了與溫度有關(guān),還與質(zhì)量、狀態(tài)等有關(guān).“物體的溫度升高,內(nèi)能增大”是正確的,因為指的是同一個物體:“溫度高的物體,內(nèi)能一定大”是錯誤的,因為“溫度高的物體”和對應(yīng)“溫度低的物體”可能指的是不同的物體,比如一杯100℃的水不一定比一桶5℃的水內(nèi)能大.
熱量是指物體在熱傳遞過程中傳遞能量的多少,用符號Q表示,單位為焦耳(J).熱量是一個過程量,只能說“吸收”或“放出”熱量,不能說“具有熱量”“含有熱量”.
“三兄弟”之間的聯(lián)系
1.溫度和內(nèi)能
物體的溫度變化,內(nèi)能一定變化.因為物體的溫度變化時,物體內(nèi)部分子熱運動的劇烈程度一定變化,分子動能一定變化,所以內(nèi)能一定變化.物體的內(nèi)能變化,溫度不一定變化.如冰熔化時,吸收熱量,內(nèi)能增大,溫度不變;水凝固時,放出熱量,內(nèi)能減小,溫度也不變.
2.內(nèi)能和熱量
熱量反映了熱傳遞過程中能量轉(zhuǎn)移的多少,物體吸收(或放出)多少熱量,內(nèi)能就增大(或減?。┒嗌?,因此,物體吸收(或放出)熱量,內(nèi)能一定變化.物體的內(nèi)能變化,不一定是吸收(或放出)了熱量.做功也可以改變物體的內(nèi)能,做功和熱傳遞在改變物體的內(nèi)能上是等效的.
3.溫度和熱量
物體的溫度變化,不一定是吸收(或放出)了熱量,一個物體溫度升高,可能是吸收了熱量,也可能是外界對該物體做了功.只有存在溫度差的物體間才會發(fā)生熱傳遞,熱傳遞過程中,物體吸收(或放出)熱量,溫度不一定升高(或降低).如水凝固時,放出熱量,溫度不變;水沸騰時,吸收熱量,溫度不變.
溫度、內(nèi)能、熱量變化的關(guān)系可以用圖1表示,即“兩個一定,四個不一定”.
例1 在學(xué)校烹飪課上,同學(xué)們使用燃?xì)庠顚W(xué)習(xí)烹飪技能,下列說法正確的是( ).
A.剛從冰箱拿出的冷凍食品的內(nèi)能為零
B.凍肉在解凍時吸收熱量,溫度不變,內(nèi)能增加
C.炒菜時主要是通過做功增加菜的內(nèi)能的
D.鍋中水沸騰產(chǎn)生的水蒸氣頂起鍋蓋的過程的能量轉(zhuǎn)化與熱機壓縮沖程中的能量轉(zhuǎn)化相同
解析:一切物體都有內(nèi)能,從冰箱拿出的冷凍食品仍有內(nèi)能,A錯誤,凍肉在解凍時吸收熱量,溫度不變,內(nèi)能增加,B正確,炒菜時主要是通過熱傳遞增加菜的內(nèi)能的,C錯誤.鍋中水沸騰產(chǎn)生的水蒸氣頂起鍋蓋的過程中,蒸汽對鍋蓋做功,內(nèi)能減小,內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機械能;熱機壓縮沖程中將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,做功沖程中將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能,所以水蒸氣頂起鍋蓋的過程的能量轉(zhuǎn)化與熱機壓縮沖程中的能量轉(zhuǎn)化不同.D錯誤.
答案:B