物体内能的改变

王梦贤

每一个物体都具有内能，而物体内能的改变是自然界中最普遍的现象之一，小到生活中的热水袋取暖、搓手取暖、用火烧水，大到火力发电站、火箭发射，都蕴含着内能的变化.那什么是内能？改变物体内能的方式有哪些？下面我们就一起走进神奇的内能世界.

一、什么是内能

内能是物体内所有分子做无规则运动所具有的动能和分子间因作用力所具有的势能的总和.由于分子运动（热运动）快慢与物体的温度有关，分子间作用力大小与分子间的距离有关，分子总数目的多少与质量有关，因此内能大小的宏观表现是温度、体积和质量.质量确定的一个物体的温度发生变化或体积发生变化，其内能大小就发生变化.在初中阶段常常用温度和状态来判断内能的变化，如果一个物体温度升高，其内能就变大，温度降低，其内能就减小；同样，一个物体由固态到液态到气态，其内能增大，由液态到固态，其内能减小.对于不同物体来说，内能还与物质的种类有关.

二、物体内能的改变方式

实际生活中改变物体的内能有两种方式：做功和热传递.下面我们一起来探讨这两种改变物体内能的方式.

1.通过热传递改变物体内能

热传递是自然界普遍存在的一种自然现象.只要物体之间或同一物体的不同部分之间存在温度差别，就会有热传递现象发生，并且将一直继续到温度相同的时候为止.发生热传递的唯一条件是存在温度差别，与物体的状态、物体间是否接触都无关.热传递的结果是温差消失，即发生热传递的物体间或物体的不同部分达到相同的温度.而热传递又有热传导、热对流、热辐射三种方式.

（1）热传导：热传导是介质内的一种传热现象，其在固体、液体和气体中均可发生，但严格而言，只有在固体中才是纯粹的热传导.而流体（气体和液体）即使处于静止状态，其中也会由于温度梯度所造成的密度差而产生自然对流.因此，在流体中对流与热传导同时发生.

（2）热对流：物体之间以流体为介质，利用流体的热胀冷缩和可以流动的特性，传递内能.热对流是靠液体或气体的流动，使内能从温度较高部分传至较低部分的过程.对流是液体或气体热传递的主要方式，由于一般气体热胀冷缩现象较液体明显，气体的对流比液体明显.对流可分自然对流和强迫对流两种.自然对流往往自然发生，是由于温度不均匀而引起的.强迫对流是由于外界对流体搅拌而形成的.

（3）热辐射：物体之间利用放射和吸收彼此的电磁波，而不必有任何介质，就可以达成温度平衡.热辐射是物体不依靠介质，直接将能量发射出来，传给其他物体的过程.热辐射是远距离传递能量的主要方式，如太阳能就是以热辐射的形式，经过宇宙空间传给地球的.物体温度较低时，主要以不可见的红外光进行辐射，在500℃以至更高的温度时，则顺次发射可见光以至紫外辐射.如太阳能热水器、太阳灶、微波炉等都是热辐射.

由此可见，热传递是通过热传导、热对流和热辐射三种方式来实现的.在实际的热传递过程中，这三种方式往往不是单独进行的.

2.通过做功改变物体内能

除了热传递外，做功也能改变物体的内能.外界对物体做功，物体的内能会增加，物体对外界做功，自身的内能会减少.

做功是能量的转化过程，通过做功能量实现了转化，如：物体自由下落，重力对物体做功，将重力势能转化为动能.重力做功越多，物体增加的动能就越多.再如电水壶烧水，是电流在对用电器做功，将电能转化为内能.

所以，对物体做功越多，物体的内能增加得越多；反之，物体对外界做功越多，物体的内能减少得越多.

利用做功的方法改变物体的内能，实质上是两种不同形式的能量通过做功而实现的相互转化，即机械能或其他形式的能转化为内能.

做功和热传递在改变物体的内能上是等效的，即改变物体的内能，既可以通过做功，也可以通过热传递的方式.常见的对物体做功的四种方法：压缩体积、摩擦生热、打击物体、拧弯物体.

希望通过上述讲解，使同学们能了解这两种改变物体内能的方式，能正确辨析这两种改变物体内能的方式.