内能|内能和热量的区别|内能跟什么有关?

2017年08月07日，分类：高中物理研究；

内能的概念

内能（internal energy）是组成物体分子的无规则热运动动能和分子间相互作用势能的总和。

内能是能量的一种，其单位为焦耳（J）。

内能的概念及决定内能大小的因素

内能和热量的区别

热量，指的是由于两物体的温度不同，高温物体向低温物体所传递的能量。

热量是一种过程量，所以热量只能说“某物体吸收了热量”，或“某物体放出了热量”。

不可以说物体“含有”、“具有”热量。可以这么感受下，热量，有点做功的味道。

而内能是一个状态量，指的是组成物体分子的无规则热运动动能和分子间相互作用势能的总和。

物体内能跟什么有关?

物体内能取决于哪些因素？物体内能跟什么有关?下面王尚老师来做一个解释：

从微观角度来看，物体内能取决于这三个量：

（1）物体的量的多少（化学摩尔量）；

（2）分子的平均动能；

（3）分子的平均势能；

恒温过程

在物理内能的相关考题中，往往有一些文字不好理解，下面进行举例和详细的文字解析：

题目文字中有：一定量。

文字解释：所含物质摩尔量一定（即所包含的分子数目一定）。

题目文字中有：理想气体。

文字解释：不计分子势能，认为分子势能为零。

如果通过对题目文字的阅读，发现研究对象满足上面这两种说法，那么研究对象的内能，就只取决于一个因素，那就是分子的平均动能。

课本上又有这样的结论：分子的平均动能与物体的温度成正比例。

因此，这种前提下，物体的内能从微观看，仅仅与分子的平均动能有关系（正相关），宏观上只于温度有关系（正相关）。

分子势能的一个补充

分子势能一般不会考。

试卷中有相关考题的话，也是在考察两个分子之间的分子势能与两者距离关系的图像。同学们可以看下面这个链接：

分子势能 http://gaozhongwuli.com/zongjie/x33/468209.html

内能与热力学第一定律

在本文前文中，我们基于分子动理论对内能概念进行了阐述。这些都是基于微观领域的分析。下面我们从宏观上进一步进行阐述。

对某研究对象而言，宏观上内能的改变与哪些因素有关？

答案是：做功与热传递。

这其实是初中物理学过的，不过高中我们有了定量的公式：△U=W+Q；

其中，△U：物体内能的变化量；W：外界对该物体所做的功；Q：外界向该物体传递的热量；

这便是热力学第一定律的内容：物体内能的变化量，等于外界对该物体所做的功与外界向该物体传递的热量之和。

从中可以看出：热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以借助做功的过程，与其他能量进行互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持不变。

同学们对内能概念理解上的一些问题

学生们对内能理解常见的问题与解答？

学生内能学习问题1：

物体吸热其内能是否一定增加?

王尚老师：并不是这样的。物体的内能是变大还是变小，取决于两个外在因素，其一是吸收（或放出）热量，另外一个是做功。

还是说一个具体的案例：如果吸收了10J的热量，向外界做了20J的功，物体的内能不会增加，反而会减小。

学生内能学习问题2：

一定量的理想气体，其温度升高内能就一定增加，对吗？

王尚老师：这句话正确。如上文所述，物体内能取决于三大要素，（1）物体的量的多少（化学摩尔量）；（2）分子的平均动能；（3）分子的平均势能。一定量，说明物质的量不变，理想气体忽略掉分子平均势能，剩下的唯一的因素，就是分子的平均动能了。所以，一定量的理想气体，其温度升高内能就一定增加。

学生内能学习问题3：

一定量的物体，其温度不变则内能不变？

王尚老师：这句话错误。如上文所述，物体内能取决于三大要素，（1）物体的量的多少（化学摩尔量）；（2）分子的平均动能；（3）分子的平均势能。温度不变只能说明分子平均动能不变。举个例子，100℃的液态水变成100℃的气态水，温度虽然没变（分子的平均动能没变），可内能显然增加了。注：增加的是分子平均势能。

文章作者：王尚；笔者系高中物理网力学组主编，著有《物理自诊断》等书籍。