关于内能的迷惑
在初三物理学习中,辨别内能、热量和温度的关系一直是一个难题。但是,物理学习重视概念,所以在理解清楚概念的基础上,再结合具体问题的特殊方法来解释内能的相关问题就会比较容易。
1
内能
内能是物体中大量分子热运动的动能和分子势能的总和,内能跟机械能无关。同一物体,温度升高内能增加,温度降低内能减少。做功和热传递都可以改变物体的内能。
2
温度
温度是分子热运动平均动能的标志。温度越高说明分子热运动越剧烈,分子热运动的平均动能越大。内能增加,温度不一定升高。
3
热量
热量是热传递过程中改变的那部分能量,或者说传递的那部分内能。热量是一个过程量,是内能的变化量。不能说物体含有(具有)热量,只能说吸收或放出热量、传递热量。热传递的条件是有温差,热量可以自发地从高温物体传递到低温物体,或者从物体的高温部分传递到低温部分。
本文将通过几道具体问题(都是多选题)来带你学习这三者关系的基本辨析。
例题1
关于温度、内能、热量、功的说法正确的是( )
A.物体温度升高,一定吸收了热量
B.物体温度升高,内能一定增加
C.物体内能增加,一定是外界对它做了功
D.物体吸收热量,温度可能不变
分析:
物体的温度升高,内能一定增加。但是增加内能有两种方式:外界对物体做功或者吸收热量。因此,物体的温度升高,不一定吸收热量。因此A错误,B正确,C错误。
物体吸收热量,内能可以增加;但是内能增加,温度不一定升高。遇到这个问题只要记住冰熔化(晶体熔化)温度不变这个例子就行了。冰熔化成水,需要吸热,所以内能在增加,但是晶体熔化时温度不变。这是因为,晶体熔化时吸收的热量主要用来增加分子势能,所以分子间距发生变化,分子热运动的平均动能不变,因此温度不变。所以,D正确。
例题2
关于温度、热量和内能,下列说法中正确的是( )
A.内能越大的物体所含有的热量一定越多
B.温度相同的物体接触时不发生热传递
C.热量总是从内能大的物体向内能小的物体转移
D.同一物体温度降低,它的内能减少
分析:
热量不能是含有,只要见到这种说法就直接Pass掉。A错。
热传递的条件是有温差,所以温度相同的物体接触时不发生热传递。B对。
热量从温度高的物体传递到温度低的物体,跟内能大小无关,内能大的物体也可能温度低。所以C错。
同一物体,温度升高内能一定增加,温度降低,内能一定减少。D对。
敲重点:
记住一个一定:温度升高,内能一定增加。
其他的基本都是不一定。内能增加温度不一定升高;内能增加不一定吸收热量;内能减少不一定做功;温度高的物体内能不一定大......
例题3
如图所示,用汽缸、固定隔板和活塞密闭甲、乙两部分气体,汽缸和活塞均不导热,隔板导热良好。迅速将活塞向左推至图中虚线位置并固定,静置一段时间。下列说法正确的是( )
A.与推动活塞前相比,甲、乙内能均变大
B.与推动活塞前相比,甲内能不变、乙内能变大
C.乙内能改变的方式只有做功
D.乙内能改变的方式既有做功又有热传递
分析:
此题中有两个很重要的条件要清楚,
(1)汽缸和活塞均不导热
(2)隔板导热良好。
说明装置跟外界不发生热交换;但是甲乙两个气体之间发生热交换。
所以本题考查点有两个:
(1)做功改变内能;
(2)热传递改变内能。
下面来分析一下这个过程:
推动活塞,压缩乙气体,对乙气体做功,乙气体的内能增加,温度升高;此时甲没有变化。于是甲和乙之间出现了温差,在静置阶段,因为乙的温度要高于甲的温度,所以甲吸热,温度升高,乙放热温度降低,直到甲、乙温度相同时停止热传递。由于跟外界不发生热交换,所以,甲、乙的末温都要比初始时高,内能都要比初始时大一些。可见,A选项正确;B选项错误。要注意理解的是,甲虽然向乙放热,但是由于乙温度升高,所以甲的末温还是高于推动活塞前的。因为乙内能改变有两种方式先做功,后放热,故C选项错误,D选项正确。