物理教学中可否不使用热量这个词 教“热量”这么个词语,要费物理先生不少口舌.高中物理教学中,流行的观点是,要求学生认为热量的含义是“从一个系统传递到另一个系统的内能的数量”.但另一方面,目前物理课本,化学课本,生物学课本,地理学课本,凡用到热量一词的地方,多数是可以解释为“内能”的,少数不能解释为内能的,也几乎都不能够解释为“从一个系统传递到另一个系统的内能的数量”,或“传递的内能的数量”.例如: (1)“由水和量热器的质量、比热容、升高的温度可以算出得到的热量”,“在没有热传递的情况下,消耗的机械功跟产生的热量总是成正比的”(物理必修本第二版第一册187页).这两句中,热量都可解释为内能,用内能一词替换. (2)“物体吸收热量,是物体由于热传递从外界得到能量,内能增加;物体放出热量,是物体由于热传递向外界放出能量,内能减少”(物理必修本第二版第一册189页).其中热量一词是可以用内能替换的.而且替换以后,原话可以说得简洁一些:(不做功的情况下)物体吸收内能,内能增加;放出内能,内能减少. (3)“电流通过导体产生的热量,跟电流的二次方、导体的电阻和通电时间成正比”(高中物理必修本第二版第二册34页).其中热量就是指内能. (4)“氢气和氧气反应,放出热量”(化学用语).我们熟知,氢气和氧气在密闭的容器中反应,温度升高.(甲)设想容器不传热,那么根据热力学第一定律,这个系统的内能是不变的. 能量发生了什么变化呢内能中某些形式的能量减少,内能中另一些形式的能量(与温度密切相关的能量)增多.就这个设想的过程来说,放出热量是指内能中不同形式的能量的某种转化.就这种情景来说,“放出热量”替换为放出内能,固然是不妥的,而替换为“放出传递的内能”,更加不妥.(乙)实际上,容器是传热的,反应生成的气体的内能向温度较低的外界传递.就这个过程来说,放出热量可解释为放出内能,如解释为“放出传递的内能”就颇为勉强. (5)“单位质量的脂肪在生物体中跟足量的氧气反应,能放出较多的热量”,其中放出较多的热量就是指放出较多的内能;“脂肪是高热量食物”,这个表述中,热量一词固然不可以替换为内能,而替换为传递的内能,也是不通的. 以上所引的例句中,热量一词多数可以用内能替换,如以传递的内能的数量替换,整个句子将文理不通,无法理解;少数不能用内能替换,也不能用传递的内能来替换. 中学物理教学中强调热量不是内能的数量,而是传递的内能的数量,目的似乎是为了使ΔU=Q+W中的Q有一个简短的称呼:热量. 但是实际上人们表述和应用热力学第一定律时,很少称Q为热量,而一般称Q为放出的热量或吸收的热量,这样,热量仍是内能的同义词了. 目前,用单字热表示与温度有关的能量、表示内能,这类用法很普遍.面对热量这个词,人们会自然而然地把它作为“热能”的同义词、内能的同义词:高中物理教师郑重其事地教导说热量是指传递的内能的数量,但隔一段时间后,多数学生好像没听说过. 高中物理教学中(物理教学某几堂课中),禁止把热的数量、内能的数量,称为热量,而推荐把传递的热的数量、传递的内能的数量称为热量;就好比禁止把全体儿童的个数简称为儿童数,而推荐把从本国移居到外国的儿童数称为儿童数,人们是不愿接受的. 热力学第一定律表达式ΔU=Q+W中的Q,是指系统跟外界之间传递的内能的数量,如果要给一个简称的话,可以简称为“内能传递量”;《PSSC物理》中译本上命名为“传热量”,这比命名为“热量”要要些,比命名为“吸收或放出的热量”要好一些. 物理教学中,除了叙述历史,在其它场合,完全可以不使用热量这个词. |