内能热量和温度关系

内能热量和温度关系

内能、热量和温度是热学中三个重要的物理量。学习内能的知识后，大多数学生对这三个物理量的概念及相互关系不能正确理解，为帮助学生理解和应用把三者的区别和联系总结如下。

一、三者之间的区别

1. 内能是物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和。

内能只能说“有”，不能说“无”。只有当物体内能改变，并与做功或热传递相联系时，才有数量上的意义。内能是能量的一种形式内能和温度一样，也是一个状态量，通常用“具有”等词来修饰内能只能说“有”，不能说“无”，其单位是“焦耳”。对于同一物体而言，内能大小与温度有关，温度升高，内能增大，温度降低，内能减小；对于不同的物体而言，内能的大小除与温度有关之外，还与质量、体积、状态有关。以水为例，在温度一定的情况下，一桶水和一勺水相比较，由于单个水分子所具有的内能是一样的，由于一桶水所含的水分子数目较多，所以一桶水具有的内能就多；水通常以固态冰、液态水、气态水蒸气三种形式存在，固态物质分子间有强大的作用力，分子排列十分紧密，液体物质分子间的作用力较固体小，分子也没有固定的位置，运动较自由，气态物质分子间作用力极小，可以忽略不计，极度散乱，间距很大，由于固液气三态物质的分子在排列组合方式上不同，导致分子间的分子动能和分子势能也不一样，当然它们所具有的内能也不一样。

2. 温度表示物体的冷热程度，它是一个状态量，所以只能说“物体的温度是多少”。对同一物体而言，温度只能说“是多少”或“达到多少”，不能说“有”“没有”或“含有”等。两个不同状态间的物体可以比较温度的高低。温度是不能“传递”和“转移”的，其单位是“摄氏度”。从分子运动理论的观点来看，它跟物体内部分子的无规则运动情况有关，温度越高，分子无规则运动的平均速度就越大，分子运动就越剧烈。因此可以说，温度的高低是分子无规则运动的剧烈程度的标志。

物体内部大量分子无规则运动越剧烈，物体的温度越高。物体内部大量分子热运动的动能不可能都相同，我们把物体内分子动能的平均值，叫做分子的平均动能。从分子运动论的观点看，温度是物体分子平均动能的标志。

3. 热量是在热传递过程中，转移的内能的多少，叫做热量（Q）。（热量是指在热传递过程中，传递内能的多少）它反映了热传递过程中，内能转移的数量，是内能转移多少的量度，是一个过程量，在热传递过程中，物体吸收或放出热的多少，其实质是内能的变化量。热量跟热传递紧密相连，离开了热传递就无热量可言高温物体放出的热量越多，则内能减少得越多；低温的物体吸收的热量越多，则内能增加越多；因此，在热传递的过程中，物体内能的改变，可以用传递的热量来量度。

值得注意的是，功和热量的单位虽然都是焦耳，但它们是不同物理过程中的单位。

对热量只能说“吸收多少”或“放出多少”，不能在热量名词前加“具有”“有”或“没有”“含有”。热量定义的条件是“在热传递过程中”，因此只有发生了热传递，才能谈及热量，所以物体本身没有热量。

二、三者之间的关系

1. 内能和温度的关系

物体内能的大小与分子的热运动有关。温度越高，分子做无规则运动的速度越大，物体分子的平均动能越大。对于同一个物体来说，物体的温度越高，内能越大。物体内能的变化，不一定引起温度的变化。这是由于物体内能变化的同时，有可能发生物态变化。物体在发生物态变化时内能变化了，温度有时变化有时却不变化。

如晶体的熔化和凝固过程，还有液体沸腾过程，内能虽然发生了变化，但温度却保持不变。温度的高低，标志着物体内部分子运动速度的快慢。

因此，物体的温度升高，其内部分子无规则运动的速度增大，分子的动能增大，因此内能也增大，反之，温度降低，物体内能减小。因此，物体温度的变化，一定会引起内能的变化。因为温度越高，物体内的分子做无规则运动的速度越快，分子的平均动能越大，因此物体的内能越多。但要注意：温度不是内能变化的惟一标志。物体的状态变化也是内能变化的标志（如晶体的熔化、凝固，液体沸腾等）。

例1 下列说法中不正确的是（）

（A）温度为0℃的物体没有内能（B）温度高的物体内能一定多

（C）物体的内能增加，它的温度一定升高（D）一个物体温度升高，内能一定增加正确答案：（A）、（B）、（C）。

2. 内能与热量的关系

在热传递过程中，高温的物体放热，温度降低，内能减少；低温的物体，温度升高，内能增加。因此，热传递的实质就是内能从高温的物体向低温的物体转移。物体放出了多少热量，内能就减小多少；

物体的内能改变了，物体却不一定吸收或放出了热量，这是因为改变物体的内能有两种方式：做功和热传递。做功和热传递在改变物体内能上产生的效果是相同的，所以我们说做功的热传递对改变物体的内能是等效的。改变物体内能的方法：做功和热传递是改变物体的内能的两种方法，但它们的物理过程是不同的。

1、用做功的方法改变物体内能，其本质是其他形式的能和内能之间的转化；

外界对物体做功，物体的内能增加；物体对外界做功，物体的内能减少。

2、用热传递的方法改变物体的内能，其本质是内能从一个物体转移到另一个物体，是内能的转移。

物体放出了多少热量，内能就减小多少；物体吸收了多少热量，内能就增加多少。要注意：内能增减并不只与吸收或放出热量有关，做功也可以改变物体内能。对物体做功，物体的内能会增加，对物体做了多少功，物体的内能会增加多少；物体对外做功，物体的内能会减小，对外做功多少，物体的内能会减小多少

即物体的内能改变了，可能是由于物体吸收（或放出）了热量也可能是对物体做了功（或物体对外做了功）。

而热量是物体在热传递过程中内能变化的量度。物体吸收热量，内能增加，物体放出热量，内能减少。因此物体吸热或放热，一定会引起内能的变化。

热量的实质是内能的转移过程。例如两个物体之间发生热传递，高温物体放出了50J

的热量，表示它的内能减少了50J；同样低温物体吸收了50J的热量，则内能增加了50J，实际上就是50J的内能从高温物体传给了低温物体。

物体吸收热量，分子运动剧烈，内能增加，但内能的增加不仅可以通过吸热来实现，还可以通过对物体做功来实现。在不清楚内能变化的过程时，我们不能肯定究竟是通过哪种方式实现的。

另外要注意的是热量是一个过程量，而内能是状态量，因此我们不能说物体含有热量。

例2 下列说法中正确的是（）

（A）物体吸收热量，内能一定增加（B）物体的温度升高，内能一定增加

（C）物体的内能增加，一定吸收了热量（D）温度很低的物体没有内能

正确答案：（A）。

3. 热量与温度的关系

物体吸收或放出热量，温度不一定变化，这是因为物体在吸热或放热的同时，如果物体本