内能教学中容易混淆的几个问题|几个小时内能催吐出来

时间：2018-12-29 03:27:49　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　内能概念是热学教学中的一个难点，它比较抽象，初学者往往容易与热能、热量及温度等概念发生混淆。要学好这部分知识，需要理清内能的概念，并弄清几个容易混淆的问题。　　
　　一、内能概念
　　
　　在物理学中，物体能够做功，就说它具有能。内能是能的一种，从宏观上讲，水壶中的水蒸气能冲开壶盖，这说明处于一定状态的水蒸气具有做功的本领，即具有能量，这显然不是机械能而是另一种形式的能，我们称其为内能。
　　从分子运动论的角度可揭示内能的微观本质。物体是由大量做热运动的分子组成的，每个分子都有由于热运动而具有动能。由于分子间存在着相互作用的引力和斥力，要改变分子间相对位置就必须克服分子力而做功，因而分子间存在由相对位置决定的势能，称为分子势能。物体的“内能”则是构成物体的所有的分子热运动的动能和分子势能的总和，这就是物体内能的微观本质。实际上任何状态的物体，不论是气体、液体还是固体，都是由大量分子所组成的，这些分子都具有动能和势能，所以，一切物体都具有内能。实验还表明，一个物体温度升高时，它的内能就会增加；温度降低时，内能就会减少。
　　
　　二、几个容易混淆的问题
　　
　　1　错误地认为“内能就是热能”、“内能就是热量”
　　热能是指物体中分子热运动的动能的总和。因而热能是内能的一部分，或者说内能包含热能，它是比热能范畴更大的能量概念。热量是物体在热传递过程中吸收或放出能量的多少，是表示在热传递过程中转移的内能的数量的，是内能变化的量度，热量是一个过程量。说某物体含有多少热量，或说某物体含有的热量多(或少)，都是错误的。而内能是一个状态量。处于一定状态的物体具有一定的内能。内能、热能、热量是三个完全不同的物理概念。
　　
　　2　分析日常生活中和课本中“热”字的不同含义，澄清学生的模糊认识
　　日常生活中和课本中的“热”字可具有以下四种含义，也即包含了四个不同概念，千万不可等同或混淆。例如，“天气很热”、“热胀冷缩”，其中的“热”字指的是“温度”；“热传递”，其中的“热”字指的是“热量”；“摩擦生热”，其中的“热”字指的是“热能”；“消耗热做的功”，其中的“热”字指的是“内能”。
　　
　　3　“一个物体的温度越高，它的内能也越大”与“一个物体的内能越大，它的温度也越高”
　　前面提到一个物体的温度升高时内能增加，温度降低时内能减少，所以，“一个物体的温度越高，它的内能也越大”的说法是正确的。而后一句话则不一定正确。例如，同质量的100℃的水与100℃的水蒸气相比，因为100℃的水沸腾为100℃的水蒸气是需向外界吸收大量的热量的，它们的温度相同，状态不同，所以，同质量的100℃的水蒸气具有的内能要比100℃的水要多。此外，像晶体的熔化与凝固等物态变化现象中均可说明“一个物体的内能越大，它的温度不一定越高的道理”。下面我们还将进一步说明这一问题。
　　
　　4　错误地认为“热量是从内能较大的物体自动传给内能较小的物体”。也即错误地认为“内能较大的物体其温度一定比内能较小的物体高”
　　两个相互接触的物体发生热传递的过程是高温物体将热量传递给低温物体，使两物体之间达到一种动态平衡，即两物体的温度相同。物体内能的大小与物体的材料、质量、温度、状态等多种因素有关，内能大的物体温度不一定高，内能小的物体温度不一定低。比如，一杯热水比一桶冷水的温度高，但一般地一杯热水的内能要比一桶冷水少得多。显然，若内能大的物体的温度低于内能小的物体，这两个物体相互接触时，热量只能从内能小的物体自动传给内能大的物体。
　　
　　5　内能的转移和转化
　　要改变物体的内能可设法使它的温度发生改变，其方式是热传递和做功。这里应该注意的是：用热传递的方式改变物体的内能，是一个物体的一部分内能转移给另一个物体，其实质是内能在物体之间的转移而且，物体间内能改变的多少可用热传递的多少来进行量度。物体吸收了热量内能就增加；放出了热量内能就减少。用做功的方式改变物体的内能，通常为机械能转化为内能或内能转化为机械能，其实质是能的相互转化。例如，锯木头锯子发热是机械能转化为内能。水沸腾水蒸气冲开壶盖是内能转化为机械能。机械能转化为内能的过程，消耗了机械能可使物体内能增大；内能转化为机械能，物体对外做了功，使物体本身的内能减少。而且，物体间内能改变的多少可用做功的多少来进行量度。在改变物体内能的过程中，热传递和做功是等效的。

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