温度、热量、内能三者的关系

王志国

温度、热量和内能是热学中相互关联的3个物理量。初中学生遇到判断这3个物理量的问题时，时常出现错误。笔者拟就三者区别和关系进行简要地分析。

定义和实质上的区别

温度

1）定义：温度是表示物体的冷热程度的物理量。

2）实质：温度是物体内部大量分子无规则剧烈程度的反映。温度越高，物体内部分子运动得越激烈。

它是一个状态量。若两物体的温度相同，则它们的冷热程度相同。

热量

1）定义：热量是在热传递过程中传递的能量叫热量。

2）实质：它是热传递过程中，物体内能的改变量。

它是一个过程量，它诞生在热传递过程中，离开热传递谈热量是毫无意义的。

内能

1）定义：物体内部所有分子作无规则运动的动能和分子势能的总和。

2）实质：它是物体内部所含有的能量，它是无条件的，任何物体都具有内能。

它是一个状态量。从微观说，它的大小与分子运动的快慢、分子间距离、分子个数都有关系；从宏观说，它的大小与物体的温度、物体的体积、物体质量有关系。改变物体内能的方式有做功和热传递两种方式。

三者的关系

温度与热量的关系

1）物体吸收热量，物体的温度不一定升高。例如：晶体在熔化、汽化等物态变化过程，就是物体只吸收热量，但其温度保持不变。吸收的能量只用来改变物体内部的分子间的势能，分子的平均动能并未改变。

2）物体温度升高，物体不一定吸收热量。例如：摩擦生热现象中，物体的温度升高是通过做功的方式实现的，并没有发生热传递。

热量与内能的关系

1）物体吸收热量，物体的内能增大。物体吸收热量或是使物体升高温度（增大分子的平均动能），或是改变物体的微观结构（增大分子间的势能）。例如：加热水的时候，水在沸腾之前，随着吸热，水温在升高，水的内能在增加；水在沸腾时，水仍然在吸热，其温度虽然保持不变，但有一部分水变成了水蒸气，其分子势能增大，其内能增大。

2）物体内能增加，物体不一定吸热。因为改变内能的方式有两种——做功和热传递。例如：用锯条锯木材时，锯条和木材发热，引起内能的增加。

温度与内能的关系

1）物体温度升高，内能增大。物体温度升高，分子的热运动加剧，大量分子的平均动能增大，导致物体的内能增大。

2）物体内能增大，其温度不一定升高。因为物体的内能不仅与温度有关，还与体积、质量有关。

温度、热量、内能的关系

1）物体温度升高，内能增加，但不一定是吸收了热量。

2）物体吸收热量，内能增加，但温度不一定升高。

为便于记忆，三者关系可用图1表示，图中的“一定”和“不一定”是指一个量的变化是否“一定”或“不一定”引起另一个量的变化；“热量的变化”是指吸热或放热。

（作者单位：河北省玉田县鸦鸿桥镇中学）