王洪棒
(博山区石马镇中心学校,…山东淄博…255208)
怎样准确判断“热”字在不同情况下的确切含义呢?首先,必须理解温度、热量、内能、比热容等这些与“热”字有关的物理摘 要:量的概念所描述的是一个怎样的物理过程或物理现象。
关键词: 热;温度;热量;内能;比热容1 前 言
在日常生活中,许多地方用到了“热”这个字样,比如“今天天气很热”“、摩擦生热”“、金属是热的良导体”“、火炉里放出的热”“、物体热胀冷缩”“、砂石比水热得快”“、消耗热可以做功”“、热运动”“、热传递”等等。当然,这个“热”字,在不同的话语里所指的意思是不同的。“热”这个字不是一个专门的物理名词,不具有物理名词那样完全确定的含义。这就给我们判断它在不同情况下的物理含义带来了一些困惑。
怎样准确判断“热”这个字在不同情况下的确切含义呢?首先,必须理解温度、热量、内能、比热容等这些与“热”字有关的物理量的概念;然后,再理解清楚带有“热”字的那句话,所描述的是一个怎样的物理过程或物理现象,这样就能判断出它在这句话中的含义。
2 理解各物理名词的定义、概念
温度的定义:温度是表示物体冷热程度的物理量,是物体冷热程度的量度。温度越高,分子运动越剧烈;温度越低,分子运动越缓慢。从分子热运动来看,物体温度的高低是物体内部大量分子无规则运动剧烈程度的标志;从能的角度看,物体的温度越高,物体内部的分子运动越剧烈,物体具有的内能也就越大。值得注意的是,当两个物体的温度相同时,两者就处于热平衡,它们之间就没有热传递了。
热量的定义:热量是在热传递过程中出现的一个物理量,热传递是内能的转移,转移内能的多少叫做热量。热量,指的是由于温差的存在而导致的能量转化过程中所转化的能量。它与作功一样,都是系统能量传递的一种形式,并可作为系统能量变化的量度。在热传递的过程中,实质上是能量转移的过程,而热量就是能量转换的一种量度。当只发生热传递时,物体吸收热量,内能增加;放出热量,内能减少。因此,热量实质上是内能在热传递过程中转移的数量。
内能的定义:内能(internal…energy)是物体或若干物体构成的系统(简称系统)内部一切微观粒子的一切运动形式所具有的能量总和。内能常用符号U表示,内能具有能量的量纲,国际单位是焦耳(J)[注:由于分子在不停的做不规则的运动所以内能不能为“0”(这个运动叫做分子热运动)]。根据热力学第一定律,内能是一个状态函数。同时,内能是一个广延物理量,即是说两个部分的总内能等于它们各自的内能之和。一个物体,温度越高,分子热运动越剧烈,它的内能就越大;物体的温度越低,分子热运动不剧烈,内能就越小。
比热容的定义:比热容是一个表示物质特性的物理量,它只与物质的种类和物态有关,它反映了物质固有的吸热或放热能力。相同质量的不同物质,升高(或降低)相同的温度,吸收(或放出)的热量是不
同的;比热容在数值上等于某种物质吸收(或放出)的热量与其质量及温度变化量乘积之比。利用比热容的概念可以类推出表示1mol物质升高1K所需的热量的摩尔热容。而在等压条件下的摩尔热容Cp称为定压摩尔热容。在等容条件下的摩尔热容Cv称为定容摩尔热容。通常将定压摩尔热容与温度的关系,关联成多项式。比热容是表示物质热性质的物理量。通常用符号c表示。
3 判断各物理名词之间的关系
温度与比热容之间的关系:温度与比热容没有没在关系。比热容是物质的物理属性,不随任何变化而变化,不随温度改变,对于某种物质,比热容是用来衡量它的吸热或放热能力的。它只与物质的本身结构有关。
热量与内能之间的关系:热量(Heat)与内能之间的关系就好比是做功与机械能之间的关系一样。热量是物体内能改变的一种量度。若两区域之间尚未达至热平衡,那么热便在它们中间温度高的地方向温度低的另一方传递。任何物质都有一定数量的内能,这和组成物质的原子、分子的无序运动有关。当两不同温度的物质处于热接触时,它们便交换内能,直至双方温度一致,也就是达致热平衡。这里,所传递的能量数便等同于所交换的热量数。许多人把热量跟内能弄混,其实热量指的是内能的变化、系统的做功。热量描述内能的变化量,而内能是状态量,是系统的态函数,对应系统的一个状态点。充分了解热量与内能的区别是明白热力学第一定律的关键。热传递过程中物体之间传递的热量与过程(绝热,等温,等压)相联系,即吸热或放热必在某一过程中进行。物体处于某一状态时不能说它含有多少热量(热量是过程量,变化量)。
4 结束语
在我们深刻理解了温度、热量、内能、比热容等这些概念后,再对带有“热”字的这些话所描述的物理过程或物理现象进行具体分析,就很容易确定“热”字在不同情况下的含义了。
“今天天气很热”“、物体热胀冷缩”“、热运动”中,“热”字均与温度有关,指温度高、低或升高、降低。“金属是热的良导体”、“火炉里放出…的热”“、热传递”中的“热”字均指的是热量。“消耗热可以做功”和“摩擦生热”中的“热”字均指内能。“砂石比水热得快”中的“热”字指的是:砂石比水的温度升高得快,亦即砂石比水的比热容小。
作者简介:王洪棒(1962-)男,山东省淄博市人,本科,博山区石马镇中心学校,中小学副高级教师,物理教学。
2020年第5期383
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