熱量(物理學)

熱量(物理學)所屬現代詞,指的是由於溫度差,在熱傳遞過程中,物體(系統)吸收或放出能量的多少。

熱量(物理學)

由於溫度差,在熱傳遞過程中,物體(系統)吸收或放出能量的多少,叫做“熱量”。它與作功一樣,都是系統能量傳遞的一種形式,並可作為系統能量變化的量度。熱量是熱學中最重要的概念之一,它是量度系統內能變化的物理量。在熱傳遞的過程中,實質上是能量轉移的過程,而熱量就是能量轉換的一種量度。熱傳遞的條件是系統間必須有溫度差,參加熱交換不同溫度的物體(或系統)之間,熱量總是由高溫物體(或系統)向低溫物體(或系統)傳遞的,直到兩個物體的溫度相同,達到熱的平衡為止。即使在等溫過程中,物體間溫度也不斷出現微小的差別,通過熱量傳遞而不斷達到新的平衡。對於參加熱傳遞的任何一個系統,只有在和其他系統之間有溫差,才能獲得或失去能量。另外,對系統本身來說,它獲得或失去的這部分能量(即熱量),並不一定全部用來升降自身的溫度。也可用來使自身發生物態的變化。若用分子運動論的觀點來看,實際就是將系統分子無規則的熱運動轉移到另一系統,使該系統的分子熱運動的動能或分子間相互作用的勢能發生變化。

原理

熱量原是熱質說中引入的一個物理量。熱質說把熱量定義為熱質之量,即熱質的多少。熱質說認為物體溫度的高低由所含熱量(熱質)的多少來決定,而且傳遞的過程是熱質移動的過程。現在熱質說已被廢棄,卻保留了“熱量”一詞,但兩者的含義根本不相同。我們說到熱量由一個物體轉移到另一物體時,意思是說,能量由熱傳遞的方式,從一個物體轉移到了另一個物體,其能量轉移的數量(不是代表每個物體內能的多少)就用熱量來表示。可見,熱量只是用來衡量在熱傳遞過程中物體內能增減的多少,並不是用來表示物體內能的多少。說某系統或某物體包含了多少熱量,是沒有意義的。在國際單位制中,熱量的單位是焦耳(工程上常使用卡或千卡作為度量熱量的單位)。
在對熱量的理解基礎上,有必要弄清與其他概念的關係:首先應明確,儘管熱量和溫度有一定的聯繫,但它們是完全不同的兩個物理量。因為熱量是系統內能變化的量度,而溫度則是系統內部大量分子作無規則熱運動的激烈程度的標誌。儘管熱傳遞必須在兩系統間有溫度差時進行,但傳遞的是能量,不是熱質,更不是溫度。熱傳遞不僅可使系統溫度發生變化,還可使物態發生變化。在物態變化過程中,傳遞給系統的熱量不一定使系統溫度變化(如萘的熔解過程)。因此說:“系統吸收熱量多,溫度變化不一定大”。“系統的溫度高,放出的熱量也不一定多”。因為放出的熱量,不但和溫度的變化值有關,還和熱容量等因素有關;其次熱量和功有著本質的區別。功是在沒有熱傳遞過程中,系統能量變化的量度。而熱是在沒有作功過程中,系統能量變化的量度。熱量和功,都是系統內能變化的量度,都是與過程有關的物理量。熱量可以通過系統轉化為功,功也可以通過系統轉化為熱,一定量的熱量和一定量的功是相當的。用作功來改變系統的內能,是系統分子的有規則運動轉化為另一系統的分子的無規則運動的過程,也就是機械能或其他能和內能之間的轉化過程。用傳熱來改變系統的內能,是通過分子間的碰撞以及熱輻射來完成的。它將分子的無規則運動,從一個系統轉移到另一個系統。這種轉移也就是系統間的內能轉換的過程。因此功和熱量既有內在的聯繫,又有本質的區別;最後還應明確熱量和內能的關係:內能是由系統的狀態決定的。狀態確定,系統的內能也隨之確定。通過作功和熱傳遞這兩種過程可使系統的內能發生變化。熱量是熱傳遞過程中的特徵物理量。和功一樣,熱量只是反映物體在狀態變化過程中所遷移的能量,是用來衡量物體內能變化的。有過程,才有變化,就某一狀態而言,只有“內能”,根本不存在什麼“功”和“熱量”。因此也不能說一個系統中含有多少熱量或多少功。

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