温度和热能有什么区别？

温度衡量物体有多热，与粒子的平均动能有关，单位是 °C 或 K。热能是所有粒子能量的总和，单位是焦耳（J），除了温度，还取决于物质的质量和种类。

较冷的物体能比较热的物体含有更多热能吗？

可以。一大缸温水含有的热能，远多于一小杯更烫的茶，因为它有多得多的粒子。两者接触时，能量仍然从更热的茶流向较冷的水缸，因为流动取决于温度差。

日常说话时人们用得比较随意。在物理中，考试通常问的是转移的热能，单位是焦耳。请留意你的大纲和题目如何使用这个词，并始终说明传递的是什么、朝哪个方向。

**温度（temperature）**告诉你物体有多热，取决于粒子的平均动能。**热能（thermal energy）**是所有粒子储存的能量总和，所以还取决于粒子的数量。两个温度相同的物体，热能可以相差很大。

这个区别介于比较传导、对流和辐射与解读温度时间图之间，因为两者都会用到它。

想象每个粒子都带着一点能量。温度好比每个粒子的平均能量，热能好比全部粒子的总能量。

烟花的火星可以非常热，但热能很少，因为它的粒子很少。一个温水游泳池并不烫，却储存着巨大的热能，因为它有数量庞大的粒子。

**流动方向。**净能量总是从温度较高处流向温度较低处，而不是从能量较多的一方流向较少的一方。当两者温度相同时，净能量就不再流动。

一个杯子里有 0.2 kg、90 °C 的水。

一个桶里有 5 kg、30 °C 的水。水的比热容取 4200 J/(kg °C)。（虚构数据。）

**(a) 哪个温度更高？**杯子，90 °C 对 30 °C。

**(b) 若两者接触，能量往哪个方向流？**从杯子流向桶，因为杯子的温度较高。

(c) 以 0 °C 为基准作比较的热能：

杯子：0.2 × 4200 × 90 = 840 × 90 = 75 600 J。

桶：5 × 4200 × 30 = 21 000 × 30 = 630 000 J。

**(d) 结论：**桶储存的热能多得多，约为杯子的 8 倍（630 000 ÷ 75 600 ≈ 8.3），尽管它的温度较低。

以 0 °C 为基准只是为了方便比较。关键在于桶的热能更多。

错误答案：“桶的热能更多，所以能量会从桶流向杯子。”

这把两个概念混为一谈。流动取决于温度，而不是总量。

正确的做法是：用温度判断方向，用质量和温度一起判断总量。一个大而较冷的物体可以含有更多热能，同时仍然从小而较热的物体获得能量。

1. 两个烧杯里都是 50 °C 的水，一个装 1 kg，另一个装 2 kg。哪个温度更高？哪个热能更多？

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温度相同，都是 50 °C。2 kg 的烧杯热能更多，因为在平均能量相同的情况下，它的粒子数是另一个的两倍。

2. 把 0.5 kg 的水从 20 °C 加热到 60 °C 需要多少能量？使用 4200 J/(kg °C)。

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温度变化 = 60 − 20 = 40 °C。能量 = 0.5 × 4200 × 40 = 2100 × 40 = 84 000 J。

3. 一根很热的金属钉掉进一个大池塘。解释能量的流动方向，以及池塘温度为什么几乎不变。

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能量从钉子流向池塘，因为钉子的温度较高。池塘的粒子数量极多，获得的少量能量被大家分摊，所以温度几乎没有变化。

接下来，把这个想法用在解读温度时间图的水平段上，或用在根据给定结构解释隔热中的设计物体上。

有些学生能背出两个定义，却在混合或冷却的题目里把它们调换。线上一对一物理补习中的老师能在你解释时听出这种调换，并立刻纠正。