高中物理如何看熱能的變化

㈠ 關於熱能的問題

「熱能」究竟是什麼？
林飛達

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關於初中自然科學中的重要概念「熱能」的涵義，存在著兩種不同的看法：一種認為，熱能是物體內大量分子無規則運動的動能和分子之間相互作用的勢能的總和，即內能；另一種則認為，熱能只是物體內大量分子無規則運動的動能。
浙江省初中《自然科學》課本及相應的《教學參考書》對這個問題也沒有明確的闡述。
課本中《熱能》一節中指出：「物體內大量分子做無規則運動具有的能叫熱能」。這里「熱能」既可以理解成分子動能和勢能和總和，即內能，也可以理解成只是分子的動能。接著課本指出：「物體的溫度越高，熱能越大。」這里的「熱能」似乎只是指分子的動能，因為跟分子熱運動相聯系的是分子的動能。接著在「熱傳遞改變物體熱能」一段里又指出：「物體吸收熱量，熱能增大；物體放出熱量，熱能減小」。這個「熱能」則應該理解成內能，因為物體吸收或放出熱量時，溫度不一定改變，所以分子的動能也不一定改變，改變的是物體的內能。
《教學參考書》的《熱能和化學能》一章的「本章概述」中指出：「本章上承機械運動和機械能，下接電磁運動和電能，討論是物體的內能，主要學習熱能和化學能」。顯然作者把「內能」和「熱能」看作兩個不同的概念。接著在「參考資料」中說：「熱能有兩個含義：一是內能；二是物體內大量分子無規則運動的動能。在初中階段，要求不十分嚴格的情況下，編者未用內能這個准確概念，而含糊地用熱能這個名詞，實際涵義指前者（內能）」。
這樣，由於對「熱能」的不同理解，會對同一個問題作出截然相反的回答。例如，晶體熔化時熱能是否改變？如果認為是前者，則晶體在熔化時要吸收熱量，轉化為物體的熱能，物體的熱能增大；如果認為是後者，晶體在熔化時溫度不變，分子的平均動能不變，則物體的熱能不變。對教學造成一定的混亂。
那麼，究竟應該怎樣來理解「熱能」這個概念呢？下面是筆者的一些不成熟的看法，提出來和各同行們討論。
「熱能」是一種通俗說法。通常把熱能看作是能量的一種形式，可以和機械能、電能、化學能等其它形式的能相互轉化。例如，物體克服摩擦力做功時，機械能轉化為熱能；氣體膨脹對外做功時，熱能轉化為機械能。在這些現象中，一般情況下物體的溫度和體積會同時改變，熱能應包括分子無規則運動的動能和分子之間相互作用勢能的。
「熱能」作為一個宏觀物理量，必須具有確定的值，並且可以用實驗進行測定，否則將是毫無意義的。而分子的動能是無法被單獨測定的，只有跟分子熱能一起測定，即可以進行測定的是物體的內能。內能的大小可由熱力學第一定律來確定：物體內能的變化等於物體吸收的熱量和外界對物體所做的功之和。物體吸收的熱量和外界對物體所做的功都可以由實驗測定，有確定的值，因此內能的變化也有確定的值，若選取物體的某個狀態的內能為零，這樣任意狀態物體的內能也就確定了。這樣定義的內能才有明確的物理意義。而「物體的內能就是分子的動能和分子的勢能總和」只是對內能的微觀解釋，並不反映物體的內能跟分子的動能和分子勢能之間的數量關系，宏觀上決不能把分子的動能或分子的勢能看作是一個獨立的物理量。因為分子的動能或分子勢能無法用實驗單獨測定，沒有確定的值。這一點「熱能」和「機械能」有明顯的區別，物體的機械能等於動能和勢能之和，反映了機械能跟動能和勢能之間的數量關系，物體的動能和勢能都可以單獨測定，是獨立的物理量，也可以看作是能量的形式。而分子的動能和勢能則不能。
下面，我們從《自然科學》里《熱能》一節的教學內容來分析一下「熱能」的涵義。這一節的教學內容主要有兩點：
1、熱能的概念。
2、改變熱能的方法：做功和熱傳遞。
不難看出，第2點實際上就是熱力學第一定律的雛形，熱力學第一定律是物質運動的基本規律之一，是能的轉化和守恆定律的數學形式。不僅在物理學，還在化學，乃至在整個自然科學裡面都有十分重要的意義。盡管在初中階段還不能定量地討論這一規律，但通過這一節的教學。可以讓學生了解熱力學第一定律的基本思想，應用這些初步知識可以解決一些簡單的實際問題，並為今後的進一步學習打下基礎，這是十分必要的，是這一節內容的重點。如果把熱能理解成僅僅是分子無規則運動的動能，那麼做功和熱傳遞改變的僅僅是分子的動能，顯然違反了熱力學第一定律，是不科學的。
綜上所述，筆者以為「熱能」應該理解成分子無規則運動的動能和分子相互作用的勢能的總和，即把熱能看作是內能的通俗說法。
那麼是不是應該用科學概念「內能」來代替不嚴格的說法「熱能」呢？目前，許多初中物理教材已用「內能」代替了原來的「熱能」。筆者認為，這也是不合適的。因為在初中階段，沒有學習分子的勢能，也就無法理解內能的真正涵義，而採用「內能」這一名詞，無疑會大大增加理解的難度，而對學習熱力學初步知識，即教材中改變熱能的方法沒有絲毫的好處，因此是不足取的。
筆者以為，在初中階段，還是應採用「熱能」這個通俗說法，具體的教學內容應限於物體熱能的變化只是由於溫度的變化即分子動能變化而變化的，不應該涉及分子勢能發生變化的問題。如物態變化時熱能的改變問題，由於涉及分子勢能的改變，顯然超出了初中的教學要求，教學中應當避免。到了高中，學習了分子的勢能後，再引進「內能」這個科學的概念，就水到渠成了，同時指出我們在初中時候學習的熱能是內能的不嚴格的說法，使熱能概念進一步深化，並且把初、高中的知識有機地銜接起來，符合由淺入深的教學原則。

註：此文發表於《浙江教學研究》1999年第4期

㈡ 溫度，熱量和熱能的關系

熱能即物體的內能。三者關系如下：

1、內能和溫度的關系

①物體溫度的變化一定會引起內能的變化。

因為物體溫度升高（或降低），物體內分子無規則運動的速度加快（或減慢），分子動能增加（或減少），因此它的內能一定增加（或減少）。

②物體溫度不變，其內能可能改變（物體內能增加或減小，不一定引起溫度變化）。

如晶體冰熔化過程中，吸收熱量，溫度不變，分子動能不變，分子間距離減小，分子勢能減小，因此冰熔化過程中內能減小。晶體凝固和熔化過程，液體沸騰過程，溫度不變其內能要發生變化。在熱傳遞過程中有溫度差，溫度發生變化，內能也要發生變化。

2、內能與熱量的關系

①物體內能變化，不一定吸收（或放出熱量）。

因為改變物體內能有兩種方法，除熱傳遞可以改變物體內能（要吸收或放出熱量）：做功也可以改變物體內能（不吸收或放出熱量）。

②物體吸熱或放熱一定會引起內能的變化。

熱傳遞過程中改變物體內能，即高溫物體放熱，內能減小；低溫物體吸熱，內能增加。在物態變化過程中，吸熱或放熱，溫度不變，內能增加（或減少）。

3、熱量跟溫度的關系

①物體吸熱（或放熱），不一定引起溫度變化。

因為只有兩物體間有溫度差才能發生熱傳遞，發生內能轉移，內能變化的多少叫熱量。用公式計算，熱量跟物質的質量、比熱、變化的溫度有關，跟初溫和末溫無關。在物態變化時，如晶體熔化或凝固，液體沸騰過程中，溫度不變，要吸收或放出熱量。

②物體溫度變化，不一定吸熱或放熱。

因為改變物體內能有兩種方法：熱傳遞過程，要吸收或放出熱量，溫度變化，內能變化；做功改變物體內能，不需吸收或放出熱量。

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1、做功可以改變物體的內能。（如鑽木取火）

當外力對物體做正功時，物體內能增大，反之亦反。

2、熱傳遞可以改變物體的內能。（如放置冰塊使物體降溫）

熱傳遞的三種形式：熱傳導，熱對流（一般見於氣體和液體）以及熱輻射，熱傳遞的條件是物體間必須有溫度差。

做功和熱傳遞在改變內能的效果上是等效的。做功使其他形式的能如機械能等轉化為內能；熱傳遞使物體間的內能發生轉移。

㈢ 高中熱力學定律知識點

熱力學定律主要描述物理學中的熱學規律:

第一定律講的是能量守恆及轉化定律，即自然界中的一切物質都具有能量， 能量不可能被創造， 也不可能被消滅； 但能量可以從一種形態轉變為另一種形態， 且在能量的轉化過程中能量的總量保持不變。

第二定律也叫熵增加原理，即在孤立系統中，一切不可逆過程必然朝著熵不斷增加的方向進行。主要是闡明與熱現象相關的各種過程進行的方向、條件及限度的定律。

第三定律是根據第二定律推導出來的，也很好理解，即絕對零度不可能達到。因為物體分子和原子中與熱能有關的各種運動形態不可能全部被停止的，這也是跟量子力學的觀點相吻合的。

㈣ 高中物理——關於熱力學第二定律的幾個疑問

1.熱量可以全部轉變為機械能。
錯，這個直接違反熱力學第二定律

2.內能可以（部分）轉變為機械能。
當然對拉，要不然熱機怎麼工作呢？（內燃機，蒸汽機這些通過熱量做功的都叫熱機）

3.藉助外界條件，內能可以全部轉化為機械能。
如果外界不做功的話，是不可能的，如果做功....當然可以產生等量機械能，但那也沒有意義了。我覺得外界條件這個說法不很嚴謹，如果指的只是一個裝置，那肯定不行。

1.「引起其他變化」具體指哪些？
熱量耗散...也就是說一部分熱量不做功，逃到外界去了。因為想要熱量做功，溫度必須大於外界溫度，於是熱傳導...總會傳出去一些

2.「內能轉化成機械能」和「熱量轉化為機械能」有何區別？
內能是粒子勢能和動能之和，它的基本表現形式就是溫度，但並不全是。熱量僅僅是用溫度乘上一個常數得出的能量值。數值上是一樣的，但意義不同。

最後一句話沒錯拉，要有信心嘛

㈤ 高中物理如果氣體內能不變，氣體對外做功，熱傳遞方向怎麼判斷吸熱還是放熱

• 根據熱力學第一定律：ΔU=W+Q

• 1、氣體內能不變，氣體對外做功，熱傳遞方向是系統從外界吸收熱量，Q=W

• 2、氣體內能增大，氣體不做功，熱傳遞方向是系統從外界吸收熱量Q=ΔU

• 3、氣體內能減小，外界對氣體做功，熱傳遞方向：系統可能吸收熱量 Q<W；可能放出熱量。
  

㈥ 高中物理 力做功 能量之間的關系

第一個問號：不一定，做負功則物體能量減少
第二個問號：不一定是內能，也可以是機械能、勢能等…
第三個問號：活塞充氣球，人對活塞做正功，轉化為活塞的機械能及一部分摩擦產生的熱能（打氣筒打氣後會很燙就是摩擦生熱），活塞的機械能轉化為氣體的內能。
第四個問號：老師說的對
第五個問號：外界對物體做負功 ，那麼物體的能量減少，因為外界對物體做負功就相當於物體對外界做正功
第六個問號：摩擦力做負功，物體內能減少，摩擦產熱揮發，使物體能量減少，就比如打氣筒，活塞同筒壁間的摩擦力做負功，是活塞機械能減少；摩擦力做正功，物體內能增加，這時候摩擦力是有益的，比如汽車的後輪，地面與輪子的摩擦力向前，做正功使汽車前進機械能增加。
第七個問號：外界對物體做功要看外界對物體做的是正功還是負功，外界對物體做正功那麼外界做功的能量傳遞給物體，是物體能量增加。負功則相反，使物體的能量傳到外界。
第八個問號：1）做正功對應能量輸出，比如發動機活塞對曲柄連桿做正功，使桿機械能增加向外輸出能量讓車子前進，車的機械能增加。2）做負功對應能量輸入，還是發動機的例子，燃料對活塞做正功，就是活塞對燃料做負功，伴隨著燃料的內能輸入活塞轉化為活塞的機械能。
第九個問號：弄不清很糾結啊，腫么辦呢？慢慢分析唄，比如隕石從太空墜入地球，隕石的動能哪來的？隕石又沒發動機，顯然是勢能轉化為動能嘛！然後呢？還有什麼關系呢？隕石墜落是不是要和空氣摩擦，摩擦力做負功，摩擦生熱，隕石很燙有木有？哪來的熱能？顯然是動能轉化過來的嘛！如果隕石沒動能的話怎麼運動？怎麼和空氣摩擦？再然後呢？隕石撞擊地球，漫天灰塵和擊起的石塊，恐龍滅絕了有木有？灰塵怎麼飄起來的？顯然是撞擊的能量轉化為灰塵的動能和勢能的嘛！也就是灰塵的機械能。地球砸出的大坑怎麼來的？坑裡原有的物質都發生了移動，能量就是隕石的動能轉化過來的嘛！最後，隕石的勢能轉化為熱量散失在大氣，轉化為灰塵石頭的機械能……………………（機械能=動能+勢能）
最後：慢慢想嘛！能量守恆，就是能量變化來變化的又滿足守恆。

㈦ 高中物理熱力學中，功，內能，熱能，是什麼，及其轉化關系。

首先是功和能的關系，一句話，功是能量轉化的亮量度，做了多少功就必定轉化了多少能量，反過來，一種能量轉化為另一種能量的多少就是做功的大小。能量轉化必須通過做功來實現。
然後，內能只是能量的其中一種形式，它表徵物體內部分子熱運動的劇烈程度，其大小隻與物體溫度有關。
再者，內能通常也被稱為熱能。它一個狀態量，有別於熱量。熱量是一個過程量。比如，某物體的熱能增加了多少，某個過程吸收了多少熱量等等說法都是有考究的。
最後我們以滑動摩擦力做功為例。木塊在粗糙水平地面上滑行，摩擦力對木塊做負功，從而將木塊的機械能轉化為其內能，機械能減少，內能增加。
望採納

㈧ 【高中物理】物體熱能 內能 溫度影響分子動能

樓上舉例是不對的,溫度與分子平均動能是一致對應的關系,相對與同一種物質,分子平均動能增大是溫度一定升高. 水沸騰是因為分子平均動能大到一定程度,一部分水分子掙脫分子之間的束縛,離開水面,但是水中的平均動能是不變的.只有個別動能超過平均動能的離開的水面,平均的動能並沒有變化.

上面說的都是同一物質的情況下,不同物質相同溫度下平均動能並不一定相同.