溫度、熱量、內能的不同處在哪?

溫度、熱量、內能的不同處在哪?和風2017-10-15 11:41:01

要理解三者之前的區別和聯絡,先要理解物理學上『狀態量』和『過程量』的含義。

所謂狀態量,顧名思義,就是描述系統狀態的,在開放系統中,系統和外界作用,狀態就可能隨時間發生改變,狀態量的特點是其變化與路徑和過程無關,只與初末狀態有關。比如位置、速度、溫度都是狀態量。

過程量,顧名思義要對應到一個過程中去,也就是必須和一段時間對應,注意上面說的狀態量,只對應到一個瞬間的時刻。功、熱量是典型的過程量。

回到題主的問題,先從最抽象的內能說起,內能是狀態量,是一個物體內部所有分子無規則運動的動能和分子勢能的總和。所以內能不僅和每個分子相關,也與分子總數相關,分子數越多的物體,內能也越大。溫度也是狀態量,宏觀上可以描述物體的冷熱程度,微觀上反映了物體內部分子運動的激烈程度,我們平時說的冷、熱,微觀層面就是分子運動的激烈程度,但激烈程度很難量化,於是就發明了溫度。所以溫度可以簡單理解為是對物體一類內能的量化(另一類是分子勢能,溫度沒有量化這部分內能)。

物理學上的『熱量』是過程量,你沒法說某個物體在某個時刻的熱量是多少,因為過程量放在過程裡,也就是一段時間裡才有意義,所以我們只能說在一段時間內,某個物體吸收/釋放了多少熱量。

物體吸收了熱量會使內能增加,增加的可以是動量也可以是勢能,比如晶體融化的過程,物體不斷吸收熱量,但是溫度卻不變,因為吸收的熱量用於增加分子的勢能了(相的改變),而溫度升高卻一定會帶來內能的增加,記住上面說的,溫度量化了內能的一部分,這一部分增加了,總和也會增加。一個常見的問題是絕對零度的物體有內能嗎?答案是有,因為絕對零度的物體雖然沒有了分子無規則運動的動能,但是還有分子勢能。