对物理中“内能”概念的理解

在初中物理的热学中经常提到“内能”的概念，由于它属于微观运动的范畴，比较抽象，所以一直是教学的一个难点。那么，究竟什么是“内能”？它又跟哪些因素有关呢？

一、“内能”的概念

所谓“内能”是物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和。由于物体内部大量分子都在永不停息地做无规则运动，因而分子具有动能，由于分子间存在着相互作用的引力和斥力，因而分子间又具有势能。由此可见，物体的内能不是某一个或几个分子的能量，而是所有分子具有的能量的总和。

二、物体的内能跟物体的温度有关

温度是指物体的冷热程度，物体的温度越高，分子无规则运动的速率越大，分子的动能也就越大。温度的实质是反映物体内部大量分子无规则运动的剧烈程度，也就是说，温度越高，分子运动越剧烈，物体的内能就越大；温度越低，物体内部分子运动越慢，物体的内能越小。

由于一切物体的分子总是永不停息地做无规则运动，因此一切物体都具有内能。温度只是决定内能大小的一个因素，温度为零，分子运动速率并不为零，所以温度为零的任何物体，内能不为零，也具有内能。

三、物体的内能跟物体的质量有关

对于温度相同的物体，质量越大物体所含的分子数目就越多，内能也就越大，反之就越小。因此，温度高的物体不一定比温度低的物体具有的内能大。因为对质量不同的物体来说，由于分子数目不同，即使是温度高，但分子数目很少，具有的内能也不一定就大。如“一滴10℃的水比一杯5℃的水具有的内能一定多”这种说法是错误的。

四、物体的内能跟物体的状态有关

即使同种物质质量相同，温度相同，它们具有的内能也不一定相等。如一千克0℃的水和一千克0℃的冰，它们所具有的内能就不同。一千克0℃的水具有的内能就比一千克0℃的冰具有的内能大，因为冰融化成水必须吸收热量，所以内能增大。而此时物体内能的增加并不是由分子动能的增加而引起的。如晶体物质在熔化和凝固时，温度不变，分子动能不变，而分子势能变化了，分子内能的变化是由分子势能的变化引起的。晶体熔化时，分子势能增加，内能增加。晶体溶液凝固时，分子势能减少，内能减小。因此，“内能越大，温度越高” 这种说法也是错误的。但在物体状态不发生变化的情况下，我们可以说：温度越高，物体的内能越大。

最后还需要强调：物体的内能与物体的机械能无关。任何物体，不管是否运动或怎样运动，也不管处于何种状态，其内部分子都在永不停息地做无规则运动，因此都具有分子动能。分子间都存在相互作用的引力和斥力，又具有分子势能，因此一切物体都具有内能。也就是说：内能只与物体内部分子的运动和分子间的相互作用有关。而机械能与整个物体的机械运动情况和所处的位置有关。静止在地面上的物体，机械能可以为零，而物体的内能却不为零。内能和机械能是两种不同形式的能量。

(责编 张敬亚)