溫度、內(nèi)能、熱量的區(qū)

別與聯(lián)系

一、把握三者的區(qū)別

在物理學(xué)中，溫度是表示物體冷熱程度的物理量，單位是“攝氏度”.它是一個(gè)狀態(tài)量，所以只能說(shuō)“物體的溫度是多少”，溫度不能“傳遞”和“轉(zhuǎn)移”.從分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)來(lái)看，分子的熱運(yùn)動(dòng)與溫度有關(guān)，溫度越高，分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的平均速度就越大，熱運(yùn)動(dòng)就越劇烈.所以說(shuō)，溫度是分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的劇烈程度的標(biāo)志，它是大量分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的集中體現(xiàn)，對(duì)于個(gè)別分子毫無(wú)意義.

例1 （2012年江蘇常州） 2012年5月，日本科學(xué)家開(kāi)發(fā)出制作單層硅分子薄膜技術(shù)，如圖1所示：在硅板表面覆蓋陶瓷薄層，持續(xù)加熱一段時(shí)間后，硅板中的硅分子居然能穿透陶瓷薄層從而形成單層硅分子薄膜.加熱使得硅分子穿透陶瓷薄膜，這說(shuō)明： ； .

解析：分子動(dòng)理論告訴我們：分子在永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)；分子間存在引力和斥力；分子間存在空隙；溫度越高，分子運(yùn)動(dòng)越劇烈.

加熱使得硅分子穿透陶瓷薄膜，這說(shuō)明分子不停的做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，溫度越高分子運(yùn)動(dòng)越劇烈（分子間存在間隙）.

答案：分子不停的做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)；溫度越高分子運(yùn)動(dòng)越劇烈（分子間存在間隙）.

點(diǎn)撥：本題需要學(xué)生針對(duì)分子動(dòng)理論內(nèi)容和生活現(xiàn)象之間的進(jìn)行聯(lián)系，相對(duì)比較簡(jiǎn)單.

內(nèi)能是一種能量，單位是“焦耳”.它是物體內(nèi)部所有分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能與勢(shì)能的總和，分子的熱運(yùn)動(dòng)所具有的能量表現(xiàn)為分子動(dòng)能，分子間相互作用的引力和斥力所具有的能量表現(xiàn)為分子勢(shì)能..內(nèi)能也是一個(gè)狀態(tài)量，通常我們說(shuō)物體“具有”“含有”內(nèi)能.

內(nèi)能大小與物體的質(zhì)量、體積、溫度及構(gòu)成物體的物質(zhì)種類都有關(guān)系.對(duì)于同一物體而言，內(nèi)能大小與溫度有關(guān)，溫度升高，內(nèi)能增大，溫度降低，內(nèi)能減�。粚�(duì)于不同的物體而言，內(nèi)能的大小除與溫度有關(guān)之外，還與質(zhì)量、體積、狀態(tài)有關(guān).以水為例，在溫度一定的情況下，一桶水和一勺水相比較，由于單個(gè)水分子所具有的內(nèi)能是一樣的，由于一桶水所含的水分子數(shù)目較多，所以一桶水具有的內(nèi)能就多；水通常以固態(tài)冰、液態(tài)水、氣態(tài)水蒸氣三種形式存在，固態(tài)物質(zhì)分子間有強(qiáng)大的作用力，分子排列十分緊密，液體物質(zhì)分子間的作用力較固體小，分子也沒(méi)有固定的位置，運(yùn)動(dòng)較自由，氣態(tài)物質(zhì)分子間作用力極小，可以忽略不計(jì)，極度散亂，間距很大，由于固液氣三態(tài)物質(zhì)的分子在排列組合方式上不同，導(dǎo)致分子間的分子動(dòng)能和分子勢(shì)能也不一樣，當(dāng)然它們所具有的內(nèi)能也不一樣.

例2（2012年重慶）如圖2所示是“神舟八號(hào)”和“天宮一號(hào)”成功對(duì)接的情景，對(duì)接后若以“天宮一號(hào)”為參照物，則“神舟八號(hào)”是 的.“神舟八號(hào)”完成各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)任務(wù)后返回大氣層，飛船外殼與空氣摩擦溫度不斷升高，這是通過(guò) （選填“做功”或“熱傳遞”）方式改變飛船的內(nèi)能.

解析：（1）判斷物體是運(yùn)動(dòng)的還是靜止的，要看它和參照物之間的位置關(guān)系，如果位置變化了，說(shuō)明該物體是運(yùn)動(dòng)的，否則是靜止的；（2）改變物體的內(nèi)能的方式有做功和熱傳遞，這兩種方式是等效的.

（1）“神舟八號(hào)”與“天宮一號(hào)”對(duì)接的過(guò)程中，它們之間的位置保持不變，因此以天宮一號(hào)為參照物，“神舟八號(hào)”是靜止的；

（2）當(dāng)飛船穿越大氣層返回地面時(shí)，飛船和大氣摩擦生熱，飛船表面溫度升高，這是通過(guò)做功的方式使其內(nèi)能增加的.

答案：靜止；做功.

點(diǎn)撥：本題以“神舟八號(hào)”飛船與“天宮一號(hào)”對(duì)接這一偉大的歷史事件為載體，考查了運(yùn)動(dòng)和靜止的相對(duì)性、改變物體內(nèi)能的方式，體現(xiàn)了物理與科技生活的聯(lián)系.

例3（2012年重慶）如圖3所示，在大口厚玻璃瓶?jī)?nèi)裝入少量的水，并滴入幾滴酒精.塞進(jìn)塞子后，用氣筒往瓶?jī)?nèi)打氣，當(dāng)塞子跳出時(shí)，看到瓶口有白霧出現(xiàn)，下列關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的分析錯(cuò)誤的是（ ）

（A） 往瓶?jī)?nèi)打氣時(shí)，外界對(duì)瓶?jī)?nèi)氣體做功

（B） 往瓶?jī)?nèi)打氣時(shí)，瓶?jī)?nèi)氣體內(nèi)能變小

（C） 瓶塞跳出時(shí)，瓶?jī)?nèi)氣體溫度降低

（D） 瓶塞跳出時(shí)，瓶?jī)?nèi)氣體對(duì)外做功

解析：改變物體內(nèi)能的兩種方法：做功、熱傳遞.對(duì)物體做功（例如克服摩擦做功、壓縮氣體做功、彎折鐵絲做功等）物體的內(nèi)能增加、溫度升高；物體對(duì)外做功（氣體膨脹做功），物體的內(nèi)能減少、溫度降低.

（A）（B）瓶子里裝有一些水，用力打氣，壓縮瓶?jī)?nèi)氣體做功，使瓶?jī)?nèi)氣體內(nèi)能增加、溫度升高，故（A）正確、（B）錯(cuò)；

（C）（D）、當(dāng)瓶塞跳起時(shí)，瓶?jī)?nèi)氣體對(duì)瓶塞做功，瓶?jī)?nèi)氣體的內(nèi)能減少，溫度降低，故

（C）（D）都正確.

答案：（B）

點(diǎn)撥：這是一個(gè)典型的對(duì)外做功（氣體膨脹做功），內(nèi)能減少的例子，要記住如何解釋這種現(xiàn)象的出現(xiàn).

熱量是在熱傳遞過(guò)程中，傳遞能量的多少，單位是“焦耳”.它反映了熱傳遞過(guò)程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)移的數(shù)量，是內(nèi)能轉(zhuǎn)移多少的量度，是一個(gè)過(guò)程量，我們說(shuō)物體“吸收”或“放出”多少焦耳的熱量.熱量定義的條件是“在熱傳遞過(guò)程中”，因此只有發(fā)生了熱傳遞，才能談及熱量，所以物體本身沒(méi)有熱量.

例4（2012年四川涼山）如圖4中，不屬于做功改變物體內(nèi)能的是（ ）

解析：解決此類問(wèn)題要知道改變物體內(nèi)能的方式有兩種：做功和熱傳遞；熱傳遞過(guò)程是能量的轉(zhuǎn)移過(guò)程，而做功過(guò)程是能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程.

選項(xiàng)（A），雙手摩擦生熱，克服摩擦做功，使手的內(nèi)能增加、溫度升高，是通過(guò)做功的方式改變物體的內(nèi)能，不符合題意.

選項(xiàng)（B），燒水時(shí)，水從火吸收熱量、內(nèi)能增加、溫度升高，是通過(guò)熱傳遞的方式改變了物體的內(nèi)能，符合題意.

選項(xiàng)（C），鋸木條時(shí)，克服摩擦做功，使鋸條的內(nèi)能增加、溫度升高，是通過(guò)做功的方式改變物體的內(nèi)能，不符合題意.

選項(xiàng)（D），鉆木取火，克服摩擦做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，是通過(guò)做功的方式改變物體的內(nèi)能，不符合題意. 　　答案：（B）

點(diǎn)撥：本題考查改變物體內(nèi)能的方式，解決此類問(wèn)題要抓�。鹤龉κ悄芰康霓D(zhuǎn)化過(guò)程，熱傳遞是能量的轉(zhuǎn)移過(guò)程.

二、把握三者的聯(lián)系

1.溫度與內(nèi)能

一個(gè)物體的溫度越高，物體內(nèi)的分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的速度越大，分子的平均動(dòng)能越大，因此物體的內(nèi)能越多.不過(guò)要注意的是：溫度不是內(nèi)能變化的唯一標(biāo)志.

2.溫度與熱量

在熱傳遞過(guò)程中，高溫物體放出熱量，內(nèi)能減小，溫度降低，低溫物體吸收熱量，內(nèi)能增加，溫度升高.對(duì)于同一個(gè)物體來(lái)說(shuō)，溫度變化越大，吸收或者放出的熱量就越多.當(dāng)兩物體間不存在溫度差時(shí)，雖然物體都有溫度，但沒(méi)有熱傳遞，更談不上“熱量”.

3.熱量與內(nèi)能

熱量反映了熱傳遞過(guò)程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)移的數(shù)量.物體放出了多少熱量，內(nèi)能就減小多少；物體吸收了多少熱量，內(nèi)能就增加多少.需要注意的是：內(nèi)能增減并不只與吸收或放出熱量有關(guān)，做功也可以改變物體內(nèi)能.對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能會(huì)增加，對(duì)物體做了多少功，物體的內(nèi)能會(huì)增加多少；物體對(duì)外做功，物體的內(nèi)能會(huì)減小，對(duì)外做功多少，物體的內(nèi)能會(huì)減小多少.物體內(nèi)能的改變方法有熱傳遞和做功兩種方法，這兩種方法在改變物體的內(nèi)能上是等效的.

例5（2012年江蘇南京）關(guān)于溫度、內(nèi)能和熱量，下列說(shuō)法正確的是（ ）

（A） 物體內(nèi)能增大，一定從外界吸收熱量

（B） 汽油機(jī)在做功沖程中把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能

（C） 物體內(nèi)能減少時(shí)，溫度可能不變

（D） 鋸條鋸木板時(shí)，鋸條的內(nèi)能增加，木板的內(nèi)能減少

解析：改變物體內(nèi)能的兩種方式：做功和熱傳遞，改變物體內(nèi)能的兩種方法是等效的；

汽油機(jī)四個(gè)沖程中做功沖程對(duì)外做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；壓縮沖程壓縮氣體的過(guò)程中，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為內(nèi)能；

晶體液態(tài)在凝固時(shí)，放出熱量、內(nèi)能減少，但溫度不變；

做功可以改變物體的內(nèi)能：克服摩擦做功，使物體的內(nèi)能增加、溫度升高.

由分析可知：

選項(xiàng)（A），物體的內(nèi)能增大，可能是對(duì)物體做功，也可能是吸收熱量，故（A）錯(cuò).

選項(xiàng)（B），汽油機(jī)在做功沖程中，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故（B）錯(cuò).

選項(xiàng)（C），水凝固時(shí)，放出熱量、內(nèi)能減少，但溫度不變，故（C）正確.

選項(xiàng)（D），鋸條鋸木板時(shí)，克服摩擦做功，使鋸條和木頭的內(nèi)能都增加、溫度升高，故（D）錯(cuò).

答案：（C）

點(diǎn)撥：本題考查了溫度、內(nèi)能和熱量的關(guān)系，要特別注意：物體溫度升高、內(nèi)能一定增加，但是物體內(nèi)能增加、溫度不一定升高；物體吸熱、溫度不一定升高，物體溫度升高、不一定吸熱.

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