La diferencia y conexión entre temperatura, energía interna, energía térmica y calor
1. La diferencia entre temperatura, energía interna, energía térmica y calor
Temperatura. : se utiliza La cantidad física que representa el grado de calor o frío de un objeto es una cantidad de estado. Desde la perspectiva del movimiento molecular, la temperatura es un símbolo de la energía cinética promedio de las moléculas de un objeto. Es una manifestación colectiva del movimiento térmico de una gran cantidad de moléculas y no tiene significado para las moléculas individuales. Cuando la temperatura de un objeto cambia a una temperatura determinada, absorbe o libera calor y el estado del objeto puede cambiar.
Energía interna: En un sentido amplio, la energía interna se refiere a la energía total contenida dentro de un objeto y es una cantidad de estado. Como se menciona en el libro de texto, la energía interna es la suma de la energía cinética y la energía potencial molecular de todas las moléculas dentro de un objeto que realizan movimientos irregulares. Incluye la energía cinética del movimiento térmico de las moléculas, la energía potencial molecular de las interacciones intermoleculares, la energía dentro de las moléculas y los átomos, y la energía dentro de los núcleos atómicos. En ciencia térmica, la energía interna se refiere a la suma de la energía cinética molecular y la energía potencial molecular. La energía interna está relacionada con la cantidad de moléculas que componen una sustancia, la masa molecular, el movimiento térmico molecular y las fuerzas intermoleculares. Todos los objetos tienen energía interna. Cuanto mayor es la masa del objeto y mayor es la temperatura, mayor es la energía interna, mayor es la temperatura del mismo objeto, más violento es el movimiento térmico de las moléculas, mayor es la energía cinética de; las moléculas, y mayor será la energía interna. La energía potencial molecular está relacionada con la distancia entre las moléculas y la fuerza de interacción entre las moléculas, como por ejemplo cómo cambia la energía interna cuando un trozo de hielo a 0°C se funde en agua a 0°C. Cuando el hielo a 0°C se transforma en agua a 0°C, la temperatura permanece sin cambios y la energía cinética de las moléculas permanece sin cambios. Como la masa no cambia, la distancia entre las moléculas se vuelve más pequeña, la energía potencial de las moléculas se vuelve más pequeña. más pequeño y la energía interna se vuelve más pequeña.
Energía térmica: Es un término popular para designar la energía interna, que en realidad es diferente a la energía interna. La energía térmica se refiere a la energía cinética molecular del movimiento térmico de las moléculas. Es parte de la energía interna y es la energía del movimiento irregular de las moléculas.
Calor: Es la cantidad de energía interna transferida durante el proceso de transferencia de calor. La energía interna se transfiere de objetos de alta temperatura a objetos de baja temperatura. La energía interna reducida de un objeto de alta temperatura se llama calor liberado y la energía interna aumentada de un objeto de baja temperatura se llama calor absorbido. El calor es una medida del cambio de energía interna durante la transferencia de calor y es una cantidad de proceso, mientras que la temperatura y la energía interna son cantidades de estado. El calor no tiene nada que ver con la temperatura, tiene que ver con el cambio de temperatura.
2. La relación entre temperatura, energía interna y calor
(1) La relación entre energía interna y temperatura
①Los cambios en la temperatura de un objeto Definitivamente causa cambios de energía interna.
Debido a que la temperatura de un objeto aumenta (o disminuye), el movimiento irregular de las moléculas en el objeto aumenta (o disminuye) y la energía cinética de las moléculas aumenta (o disminuye), por lo que su energía interna la energía debe aumentar (o disminuir).
②Si la temperatura de un objeto permanece sin cambios, su energía interna puede cambiar (un aumento o disminución en la energía interna de un objeto no necesariamente causa un cambio de temperatura).
Por ejemplo, durante el proceso de fusión del hielo cristalino, este absorbe calor, la temperatura permanece sin cambios, la energía cinética de las moléculas permanece sin cambios, la distancia entre las moléculas disminuye y la energía potencial de las moléculas disminuye, por lo que La energía interna disminuye durante el proceso de fusión del hielo. Durante el proceso de solidificación y fusión de cristales y el proceso de ebullición de líquidos, la energía interna cambiará cuando la temperatura permanezca sin cambios. Hay una diferencia de temperatura durante el proceso de transferencia de calor. Cuando la temperatura cambia, la energía interna también cambiará.
(2) La relación entre energía interna y calor
①La energía interna de un objeto cambia y no necesariamente absorbe (o libera calor).
Porque hay dos formas de cambiar la energía interna de un objeto Además de la transferencia de calor, se puede cambiar la energía interna de un objeto (absorbiendo o liberando calor): el trabajo también puede cambiar la energía interna. de un objeto (sin absorber ni liberar calor).
② Cuando un objeto absorbe o libera calor, definitivamente provocará cambios en la energía interna.
La energía interna del objeto cambia durante el proceso de transferencia de calor, es decir, los objetos de alta temperatura liberan calor y la energía interna disminuye; los objetos de baja temperatura absorben calor y la energía interna aumenta. Durante el cambio de estado físico, se absorbe o libera calor, la temperatura permanece sin cambios y la energía interna aumenta (o disminuye).
(3) La relación entre calor y temperatura
① Los objetos absorben calor (o liberan calor), lo que no necesariamente provoca cambios de temperatura.
Debido a que sólo cuando hay una diferencia de temperatura entre dos objetos se puede producir transferencia de calor y transferencia de energía interna, la cantidad de cambio de energía interna se llama calor. Calculado mediante la fórmula, el calor está relacionado con la masa de la sustancia, el calor específico y el cambio de temperatura, y no tiene nada que ver con las temperaturas inicial y final. Cuando el estado de la materia cambia, como en la fusión o solidificación de cristales, o en la ebullición de un líquido, la temperatura no cambia y se debe absorber o liberar calor.
②El cambio de temperatura de un objeto no necesariamente absorbe o libera calor.
Porque hay dos formas de cambiar la energía interna de un objeto: el proceso de transferencia de calor requiere absorber o liberar calor, y la temperatura cambia, y al realizar trabajo cambia la energía interna del objeto; objeto sin absorber ni liberar calor.
Ejemplo 1 La siguiente afirmación es correcta ( )
A. Si la energía interna de un objeto es grande, su temperatura debe ser alta
B. la energía interna de un objeto aumenta, las moléculas El movimiento debe acelerarse
C.Cuanto mayor sea la temperatura de un objeto, su energía interna debe ser mayor
D. de un objeto aumenta, su energía interna debe aumentar
Análisis: La energía interna de un objeto es grande, lo que puede deberse al aumento de la energía cinética de las moléculas o al aumento de la energía potencial de las moléculas. La temperatura indica la intensidad del movimiento irregular de las moléculas dentro de un objeto. Si la energía potencial de las moléculas aumenta y la energía interna aumenta, la temperatura del objeto no necesariamente aumentará y el movimiento de las moléculas no necesariamente se acelerará. Por ejemplo, cuando el estado físico de un objeto cambia, los cristales se derriten y el líquido hierve, la temperatura no cambia, la energía cinética de las moléculas no cambia, la energía potencial de las moléculas cambia y la energía interna cambia. Entonces A y B están equivocados; diferentes objetos tienen diferentes masas y diferentes números de moléculas. A medida que aumenta la temperatura del objeto, la energía cinética de las moléculas aumenta y la energía interna de todo el objeto no es necesariamente grande. Por lo tanto, C también está equivocada; a medida que aumenta la temperatura del mismo objeto, el movimiento molecular interno se vuelve más intenso, la energía cinética molecular y la energía potencial molecular aumentan, y la energía interna debe aumentar, por lo que la respuesta D es correcta.
Ejercicio: preguntas de opción múltiple
1. Cuando la temperatura del objeto aumenta ( )
A. p>
B . La energía interna del objeto aumenta
C El objeto tiene más trabajo
D El objeto debe haber absorbido calor
. 2. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta ( )
A. Si el objeto absorbe calor, la temperatura debe aumentar
B Si la temperatura del objeto permanece sin cambios, no debe absorber. o liberar calor
C. Objeto Cuando la energía en el cuerpo aumenta, la temperatura aumenta
D Cuando un objeto absorbe calor, la temperatura debe aumentar y la energía interna debe aumentar<. /p>
3. Durante el proceso de transferencia de calor ( )
A. Excluyendo la pérdida de calor, el calor absorbido por un objeto de baja temperatura es igual al calor liberado por un objeto de alta temperatura
B. El calor se transfiere de un objeto de alta temperatura a un objeto de baja temperatura
C. La temperatura cambia de un objeto de alta temperatura a un objeto de baja temperatura. a objetos de baja temperatura
D. La energía interna se transfiere de objetos de alta temperatura a objetos de baja temperatura
4. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta ( )
A. Sólo se realiza trabajo para cambiar la energía interna de un objeto
B Durante el proceso de fusión del hielo, la temperatura no cambia, por lo que se debe absorber calor.
C. Durante el proceso de fusión del hielo, la energía interna no cambia
D Cuando un objeto libera calor, su energía interna debe disminuir
.