物體內能的改變

王夢賢

每一個物體都具有內能，而物體內能的改變是自然界中最普遍的現象之一，小到生活中的熱水袋取暖、搓手取暖、用火燒水，大到火力發電站、火箭發射，都蘊含著內能的變化.那什么是內能？改變物體內能的方式有哪些？下面我們就一起走進神奇的內能世界.

一、什么是內能

內能是物體內所有分子做無規則運動所具有的動能和分子間因作用力所具有的勢能的總和.由于分子運動（熱運動）快慢與物體的溫度有關，分子間作用力大小與分子間的距離有關，分子總數目的多少與質量有關，因此內能大小的宏觀表現是溫度、體積和質量.質量確定的一個物體的溫度發生變化或體積發生變化，其內能大小就發生變化.在初中階段常常用溫度和狀態來判斷內能的變化，如果一個物體溫度升高，其內能就變大，溫度降低，其內能就減小；同樣，一個物體由固態到液態到氣態，其內能增大，由液態到固態，其內能減小.對于不同物體來說，內能還與物質的種類有關.

二、物體內能的改變方式

實際生活中改變物體的內能有兩種方式：做功和熱傳遞.下面我們一起來探討這兩種改變物體內能的方式.

1.通過熱傳遞改變物體內能

熱傳遞是自然界普遍存在的一種自然現象.只要物體之間或同一物體的不同部分之間存在溫度差別，就會有熱傳遞現象發生，并且將一直繼續到溫度相同的時候為止.發生熱傳遞的唯一條件是存在溫度差別，與物體的狀態、物體間是否接觸都無關.熱傳遞的結果是溫差消失，即發生熱傳遞的物體間或物體的不同部分達到相同的溫度.而熱傳遞又有熱傳導、熱對流、熱輻射三種方式.

（1）熱傳導：熱傳導是介質內的一種傳熱現象，其在固體、液體和氣體中均可發生，但嚴格而言，只有在固體中才是純粹的熱傳導.而流體（氣體和液體）即使處于靜止狀態，其中也會由于溫度梯度所造成的密度差而產生自然對流.因此，在流體中對流與熱傳導同時發生.

（2）熱對流：物體之間以流體為介質，利用流體的熱脹冷縮和可以流動的特性，傳遞內能.熱對流是靠液體或氣體的流動，使內能從溫度較高部分傳至較低部分的過程.對流是液體或氣體熱傳遞的主要方式，由于一般氣體熱脹冷縮現象較液體明顯，氣體的對流比液體明顯.對流可分自然對流和強迫對流兩種.自然對流往往自然發生，是由于溫度不均勻而引起的.強迫對流是由于外界對流體攪拌而形成的.

（3）熱輻射：物體之間利用放射和吸收彼此的電磁波，而不必有任何介質，就可以達成溫度平衡.熱輻射是物體不依靠介質，直接將能量發射出來，傳給其他物體的過程.熱輻射是遠距離傳遞能量的主要方式，如太陽能就是以熱輻射的形式，經過宇宙空間傳給地球的.物體溫度較低時，主要以不可見的紅外光進行輻射，在500℃以至更高的溫度時，則順次發射可見光以至紫外輻射.如太陽能熱水器、太陽灶、微波爐等都是熱輻射.

由此可見，熱傳遞是通過熱傳導、熱對流和熱輻射三種方式來實現的.在實際的熱傳遞過程中，這三種方式往往不是單獨進行的.

2.通過做功改變物體內能

除了熱傳遞外，做功也能改變物體的內能.外界對物體做功，物體的內能會增加，物體對外界做功，自身的內能會減少.

做功是能量的轉化過程，通過做功能量實現了轉化，如：物體自由下落，重力對物體做功，將重力勢能轉化為動能.重力做功越多，物體增加的動能就越多.再如電水壺燒水，是電流在對用電器做功，將電能轉化為內能.

所以，對物體做功越多，物體的內能增加得越多；反之，物體對外界做功越多，物體的內能減少得越多.

利用做功的方法改變物體的內能，實質上是兩種不同形式的能量通過做功而實現的相互轉化，即機械能或其他形式的能轉化為內能.

做功和熱傳遞在改變物體的內能上是等效的，即改變物體的內能，既可以通過做功，也可以通過熱傳遞的方式.常見的對物體做功的四種方法：壓縮體積、摩擦生熱、打擊物體、擰彎物體.

希望通過上述講解，使同學們能了解這兩種改變物體內能的方式，能正確辨析這兩種改變物體內能的方式.