一个值物理教师注意的问题

曾经见过这样的两道热学题：

1．物体温度升高了，表明——。A．物体一定吸收了热量；B．别的物体一定对它做了功；c物体的内能一定增加了；D．物体的体积一定增大了。(出题者认为：物体的温度升高，表明物体的内能一定增加，故选c。)

2．某物体温度升高了，则——。A．它一定吸收热量；B．它的内能增量一定等于它吸收的热量；C．它的分子平均功能一定增加；D．它的内能一定增加。(答案选c。) 不难看出这两道题的答案是互相矛盾的。哪一种结论正确呢? 我们先用逻辑推理法分析：假设“物体温度升高了，它的内能一定增加”正确，那么，“物体温度降低，它的内能一定减少；物体温度不变，它的内能也一定不变”一定成立。但这与晶体在熔化(或凝固)过程中温度不变，内能增加(或减少)相矛盾，因此假设不成立。“物体温度升高，它的内能一定增加”这一观点是错误的。

再用热力学观点分析：物体的内能是物体内所有分子所具有的动能和势能的总和。分子动能与温度有关，温度是分子平均动能的标志。温度升高(或降低)，标志着分子热运动的平均动能增加(或减少)，分子的总动能也随着增加(或减少)，分子势能由分子的相对位置决定，当分子的相对位置发生变化时，分子势能也随着发生变化，而这与温度没有必然的联系。因此就可能出现：物体温度升高，总分子动能增加的同时，分子相对位置发生变化，分子势能减少。这时，如果温度升高不大，就有可能出现物体分子总动能的增加量△EK小于物体分子势能的减少量△E_P，此时，“物体温度升高，内能一定增加”是错误的。

综上所述，“物体温度升高，内能不一定增加。”因在教学中常发现此类错误，故提出此问题，以引起广大教师的注意。

有些教师之所以会犯此错误，我们认为是因为其忽视了“内能”与“热能”概念的区别。第1题的原形应是“物体温度升高，它的热能一定增加”。对热能概念的理解，一般教师都认为热能就是内能，是内能的一种通俗的说法。也有些书认为：热能是内能的一部分，是物体内部分子热动力的动能正E_x。在旧教材中，由于不讲分子势能，也不讲内能，只讲热能，定义热能是内能中的分子动能部分(不考虑分子势能)。所以，热能只与温度有关：物体温度升高，它的热能增加；温度降低，它的热能减少。新教材考虑到热能概念的不明确性，为了避免认识上的混乱，不再用热能这一概念，而引入内能的概念。为了与新教材相匹配，各参考资料都用“内能”代替了“热能”。但一些参考资料只是用“内能”直接替换了“热能”，而忽视了内能与热能的区别，从而导致了“物体温度升高，内能一定增加”的错误。

(作者单位：北安市通北1中)

责任编辑／张　烨

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