内能不会等于零吗?_试题研究-查字典物理网

这个问题在许多教师心里的答案是肯定的,在教学中也几乎是作为一个重要结论来分析的.如内能的新课教学或者在复习课中经常引导学生比较机械能和内能的区别,其中一条区别就是机械能可以等于零,而内能不会等于零. 原题如下文例1, 就是让学生判断这一问题.查找对应的教师用书的答案,这一问题的说法也认为是正确的.

【例1】分析下列说法中,哪些是正确的?哪些是不正确的?

(1)物体的机械能大,它的内能一定也大.

(2)物体可以同时具有内能和机械能.

(3)物体的机械能可以等于零,物体的内能不会等于零.

(4)物体的机械能改变时,它的内能一定也变化;物体的内能改变时,它的机械能一定也变化.

根据分子动理论,一切物质的分子都在不停地做无规则运动,因此分子总动能在数值上不可能等于零,且一定是大于零的.理想气体只有分子动能而没有分子势能,因此其内能一定大于零.除此之外,物体既有分子动能又有分子势能,而分子势能的数值跟参考系的选择有关,且参考系的选择原则上是任意的,这点跟机械能中的重力势能类似,因此分子势能在数值上可以大于零、等于零或小于零.若选择某一合适的参考系,使得分子势能的数值为负,且绝对值跟分子动能相等,则物体的内能数值就等于零.

某物体在一个确定状态下的内能究竟有多大,是无法计算的.既然这样,就没有必要让学生花费精力去分析内能是否可以为零.那么,为什么在内能的教学和相应的练习中常常特别强调“内能不为零”呢?笔者猜测,除了上述解释被淡忘外,还可能是为了说明“任何物体都具有内能”这一重要结论.

“内能不为零”是否就能说明“任何物体都具有内能”呢?

上教版《物理3-3》中写道:“由于任何物体的分子都在不停地运动,分子间又存在着相互作用,所以任何物体都具有内能.”让学生知道并理解“任何物体都具有内能”是很重要的.而“内能不为零”是否就能说明“任何物体都具有内能”?

如何说明“任何物体都具有内能”呢?可引导学生分析如下:

(1)任何物体内的分子都在做永不停息的无规则运动,因此任何物体都具有分子动能.

(2)任何物体内的分子之间都存在着相互作用,因此任何物体都具有分子势能.

(3)理想气体不具有分子势能,也总有分子动能;因此“任何物体都具有内能”.

因此,笔者认为内能的教学和相应的练习中,没有必要让学生花费精力去分析内能是否可以为零,最好回避这一问题.

其实,物理学中并不需要计算内能的大小,重要的是让学生认识到:

(1)内能是状态量,物体处于确定的状态下具有确定的内能.

(2)当物体状态变化时,其内能亦随之变化.

(3)通过做功和传热两种方式可改变系统的内能,并学会计算做功和传热的量值.