高中物理如何看热能的变化

㈠ 关于热能的问题

“热能”究竟是什么？
林飞达

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关于初中自然科学中的重要概念“热能”的涵义，存在着两种不同的看法：一种认为，热能是物体内大量分子无规则运动的动能和分子之间相互作用的势能的总和，即内能；另一种则认为，热能只是物体内大量分子无规则运动的动能。
浙江省初中《自然科学》课本及相应的《教学参考书》对这个问题也没有明确的阐述。
课本中《热能》一节中指出：“物体内大量分子做无规则运动具有的能叫热能”。这里“热能”既可以理解成分子动能和势能和总和，即内能，也可以理解成只是分子的动能。接着课本指出：“物体的温度越高，热能越大。”这里的“热能”似乎只是指分子的动能，因为跟分子热运动相联系的是分子的动能。接着在“热传递改变物体热能”一段里又指出：“物体吸收热量，热能增大；物体放出热量，热能减小”。这个“热能”则应该理解成内能，因为物体吸收或放出热量时，温度不一定改变，所以分子的动能也不一定改变，改变的是物体的内能。
《教学参考书》的《热能和化学能》一章的“本章概述”中指出：“本章上承机械运动和机械能，下接电磁运动和电能，讨论是物体的内能，主要学习热能和化学能”。显然作者把“内能”和“热能”看作两个不同的概念。接着在“参考资料”中说：“热能有两个含义：一是内能；二是物体内大量分子无规则运动的动能。在初中阶段，要求不十分严格的情况下，编者未用内能这个准确概念，而含糊地用热能这个名词，实际涵义指前者（内能）”。
这样，由于对“热能”的不同理解，会对同一个问题作出截然相反的回答。例如，晶体熔化时热能是否改变？如果认为是前者，则晶体在熔化时要吸收热量，转化为物体的热能，物体的热能增大；如果认为是后者，晶体在熔化时温度不变，分子的平均动能不变，则物体的热能不变。对教学造成一定的混乱。
那么，究竟应该怎样来理解“热能”这个概念呢？下面是笔者的一些不成熟的看法，提出来和各同行们讨论。
“热能”是一种通俗说法。通常把热能看作是能量的一种形式，可以和机械能、电能、化学能等其它形式的能相互转化。例如，物体克服摩擦力做功时，机械能转化为热能；气体膨胀对外做功时，热能转化为机械能。在这些现象中，一般情况下物体的温度和体积会同时改变，热能应包括分子无规则运动的动能和分子之间相互作用势能的。
“热能”作为一个宏观物理量，必须具有确定的值，并且可以用实验进行测定，否则将是毫无意义的。而分子的动能是无法被单独测定的，只有跟分子热能一起测定，即可以进行测定的是物体的内能。内能的大小可由热力学第一定律来确定：物体内能的变化等于物体吸收的热量和外界对物体所做的功之和。物体吸收的热量和外界对物体所做的功都可以由实验测定，有确定的值，因此内能的变化也有确定的值，若选取物体的某个状态的内能为零，这样任意状态物体的内能也就确定了。这样定义的内能才有明确的物理意义。而“物体的内能就是分子的动能和分子的势能总和”只是对内能的微观解释，并不反映物体的内能跟分子的动能和分子势能之间的数量关系，宏观上决不能把分子的动能或分子的势能看作是一个独立的物理量。因为分子的动能或分子势能无法用实验单独测定，没有确定的值。这一点“热能”和“机械能”有明显的区别，物体的机械能等于动能和势能之和，反映了机械能跟动能和势能之间的数量关系，物体的动能和势能都可以单独测定，是独立的物理量，也可以看作是能量的形式。而分子的动能和势能则不能。
下面，我们从《自然科学》里《热能》一节的教学内容来分析一下“热能”的涵义。这一节的教学内容主要有两点：
1、热能的概念。
2、改变热能的方法：做功和热传递。
不难看出，第2点实际上就是热力学第一定律的雏形，热力学第一定律是物质运动的基本规律之一，是能的转化和守恒定律的数学形式。不仅在物理学，还在化学，乃至在整个自然科学里面都有十分重要的意义。尽管在初中阶段还不能定量地讨论这一规律，但通过这一节的教学。可以让学生了解热力学第一定律的基本思想，应用这些初步知识可以解决一些简单的实际问题，并为今后的进一步学习打下基础，这是十分必要的，是这一节内容的重点。如果把热能理解成仅仅是分子无规则运动的动能，那么做功和热传递改变的仅仅是分子的动能，显然违反了热力学第一定律，是不科学的。
综上所述，笔者以为“热能”应该理解成分子无规则运动的动能和分子相互作用的势能的总和，即把热能看作是内能的通俗说法。
那么是不是应该用科学概念“内能”来代替不严格的说法“热能”呢？目前，许多初中物理教材已用“内能”代替了原来的“热能”。笔者认为，这也是不合适的。因为在初中阶段，没有学习分子的势能，也就无法理解内能的真正涵义，而采用“内能”这一名词，无疑会大大增加理解的难度，而对学习热力学初步知识，即教材中改变热能的方法没有丝毫的好处，因此是不足取的。
笔者以为，在初中阶段，还是应采用“热能”这个通俗说法，具体的教学内容应限于物体热能的变化只是由于温度的变化即分子动能变化而变化的，不应该涉及分子势能发生变化的问题。如物态变化时热能的改变问题，由于涉及分子势能的改变，显然超出了初中的教学要求，教学中应当避免。到了高中，学习了分子的势能后，再引进“内能”这个科学的概念，就水到渠成了，同时指出我们在初中时候学习的热能是内能的不严格的说法，使热能概念进一步深化，并且把初、高中的知识有机地衔接起来，符合由浅入深的教学原则。

注：此文发表于《浙江教学研究》1999年第4期

㈡ 温度，热量和热能的关系

热能即物体的内能。三者关系如下：

1、内能和温度的关系

①物体温度的变化一定会引起内能的变化。

因为物体温度升高（或降低），物体内分子无规则运动的速度加快（或减慢），分子动能增加（或减少），因此它的内能一定增加（或减少）。

②物体温度不变，其内能可能改变（物体内能增加或减小，不一定引起温度变化）。

如晶体冰熔化过程中，吸收热量，温度不变，分子动能不变，分子间距离减小，分子势能减小，因此冰熔化过程中内能减小。晶体凝固和熔化过程，液体沸腾过程，温度不变其内能要发生变化。在热传递过程中有温度差，温度发生变化，内能也要发生变化。

2、内能与热量的关系

①物体内能变化，不一定吸收（或放出热量）。

因为改变物体内能有两种方法，除热传递可以改变物体内能（要吸收或放出热量）：做功也可以改变物体内能（不吸收或放出热量）。

②物体吸热或放热一定会引起内能的变化。

热传递过程中改变物体内能，即高温物体放热，内能减小；低温物体吸热，内能增加。在物态变化过程中，吸热或放热，温度不变，内能增加（或减少）。

3、热量跟温度的关系

①物体吸热（或放热），不一定引起温度变化。

因为只有两物体间有温度差才能发生热传递，发生内能转移，内能变化的多少叫热量。用公式计算，热量跟物质的质量、比热、变化的温度有关，跟初温和末温无关。在物态变化时，如晶体熔化或凝固，液体沸腾过程中，温度不变，要吸收或放出热量。

②物体温度变化，不一定吸热或放热。

因为改变物体内能有两种方法：热传递过程，要吸收或放出热量，温度变化，内能变化；做功改变物体内能，不需吸收或放出热量。

(2)高中物理如何看热能的变化扩展阅读

1、做功可以改变物体的内能。（如钻木取火）

当外力对物体做正功时，物体内能增大，反之亦反。

2、热传递可以改变物体的内能。（如放置冰块使物体降温）

热传递的三种形式：热传导，热对流（一般见于气体和液体）以及热辐射，热传递的条件是物体间必须有温度差。

做功和热传递在改变内能的效果上是等效的。做功使其他形式的能如机械能等转化为内能；热传递使物体间的内能发生转移。

㈢ 高中热力学定律知识点

热力学定律主要描述物理学中的热学规律:

第一定律讲的是能量守恒及转化定律，即自然界中的一切物质都具有能量， 能量不可能被创造， 也不可能被消灭； 但能量可以从一种形态转变为另一种形态， 且在能量的转化过程中能量的总量保持不变。

第二定律也叫熵增加原理，即在孤立系统中，一切不可逆过程必然朝着熵不断增加的方向进行。主要是阐明与热现象相关的各种过程进行的方向、条件及限度的定律。

第三定律是根据第二定律推导出来的，也很好理解，即绝对零度不可能达到。因为物体分子和原子中与热能有关的各种运动形态不可能全部被停止的，这也是跟量子力学的观点相吻合的。

㈣ 高中物理——关于热力学第二定律的几个疑问

1.热量可以全部转变为机械能。
错，这个直接违反热力学第二定律

2.内能可以（部分）转变为机械能。
当然对拉，要不然热机怎么工作呢？（内燃机，蒸汽机这些通过热量做功的都叫热机）

3.借助外界条件，内能可以全部转化为机械能。
如果外界不做功的话，是不可能的，如果做功....当然可以产生等量机械能，但那也没有意义了。我觉得外界条件这个说法不很严谨，如果指的只是一个装置，那肯定不行。

1.“引起其他变化”具体指哪些？
热量耗散...也就是说一部分热量不做功，逃到外界去了。因为想要热量做功，温度必须大于外界温度，于是热传导...总会传出去一些

2.“内能转化成机械能”和“热量转化为机械能”有何区别？
内能是粒子势能和动能之和，它的基本表现形式就是温度，但并不全是。热量仅仅是用温度乘上一个常数得出的能量值。数值上是一样的，但意义不同。

最后一句话没错拉，要有信心嘛

㈤ 高中物理如果气体内能不变，气体对外做功，热传递方向怎么判断吸热还是放热

• 根据热力学第一定律：ΔU=W+Q

• 1、气体内能不变，气体对外做功，热传递方向是系统从外界吸收热量，Q=W

• 2、气体内能增大，气体不做功，热传递方向是系统从外界吸收热量Q=ΔU

• 3、气体内能减小，外界对气体做功，热传递方向：系统可能吸收热量 Q<W；可能放出热量。
  

㈥ 高中物理 力做功 能量之间的关系

第一个问号：不一定，做负功则物体能量减少
第二个问号：不一定是内能，也可以是机械能、势能等…
第三个问号：活塞充气球，人对活塞做正功，转化为活塞的机械能及一部分摩擦产生的热能（打气筒打气后会很烫就是摩擦生热），活塞的机械能转化为气体的内能。
第四个问号：老师说的对
第五个问号：外界对物体做负功 ，那么物体的能量减少，因为外界对物体做负功就相当于物体对外界做正功
第六个问号：摩擦力做负功，物体内能减少，摩擦产热挥发，使物体能量减少，就比如打气筒，活塞同筒壁间的摩擦力做负功，是活塞机械能减少；摩擦力做正功，物体内能增加，这时候摩擦力是有益的，比如汽车的后轮，地面与轮子的摩擦力向前，做正功使汽车前进机械能增加。
第七个问号：外界对物体做功要看外界对物体做的是正功还是负功，外界对物体做正功那么外界做功的能量传递给物体，是物体能量增加。负功则相反，使物体的能量传到外界。
第八个问号：1）做正功对应能量输出，比如发动机活塞对曲柄连杆做正功，使杆机械能增加向外输出能量让车子前进，车的机械能增加。2）做负功对应能量输入，还是发动机的例子，燃料对活塞做正功，就是活塞对燃料做负功，伴随着燃料的内能输入活塞转化为活塞的机械能。
第九个问号：弄不清很纠结啊，肿么办呢？慢慢分析呗，比如陨石从太空坠入地球，陨石的动能哪来的？陨石又没发动机，显然是势能转化为动能嘛！然后呢？还有什么关系呢？陨石坠落是不是要和空气摩擦，摩擦力做负功，摩擦生热，陨石很烫有木有？哪来的热能？显然是动能转化过来的嘛！如果陨石没动能的话怎么运动？怎么和空气摩擦？再然后呢？陨石撞击地球，漫天灰尘和击起的石块，恐龙灭绝了有木有？灰尘怎么飘起来的？显然是撞击的能量转化为灰尘的动能和势能的嘛！也就是灰尘的机械能。地球砸出的大坑怎么来的？坑里原有的物质都发生了移动，能量就是陨石的动能转化过来的嘛！最后，陨石的势能转化为热量散失在大气，转化为灰尘石头的机械能……………………（机械能=动能+势能）
最后：慢慢想嘛！能量守恒，就是能量变化来变化的又满足守恒。

㈦ 高中物理热力学中，功，内能，热能，是什么，及其转化关系。

首先是功和能的关系，一句话，功是能量转化的亮量度，做了多少功就必定转化了多少能量，反过来，一种能量转化为另一种能量的多少就是做功的大小。能量转化必须通过做功来实现。
然后，内能只是能量的其中一种形式，它表征物体内部分子热运动的剧烈程度，其大小只与物体温度有关。
再者，内能通常也被称为热能。它一个状态量，有别于热量。热量是一个过程量。比如，某物体的热能增加了多少，某个过程吸收了多少热量等等说法都是有考究的。
最后我们以滑动摩擦力做功为例。木块在粗糙水平地面上滑行，摩擦力对木块做负功，从而将木块的机械能转化为其内能，机械能减少，内能增加。
望采纳

㈧ 【高中物理】物体热能 内能 温度影响分子动能

楼上举例是不对的,温度与分子平均动能是一致对应的关系,相对与同一种物质,分子平均动能增大是温度一定升高. 水沸腾是因为分子平均动能大到一定程度,一部分水分子挣脱分子之间的束缚,离开水面,但是水中的平均动能是不变的.只有个别动能超过平均动能的离开的水面,平均的动能并没有变化.

上面说的都是同一物质的情况下,不同物质相同温度下平均动能并不一定相同.