作业帮为什么说内能具有不可测量性?在一定的状态下呢?
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/05/05 19:11:45
为什么说内能具有不可测量性?在一定的状态下呢?
为什么说内能具有不可测量性?在一定的状态下呢?
为什么说内能具有不可测量性?在一定的状态下呢?
这个问题看似简单,实质非常复杂,它涉及到物理学和测量的根基问题.
楼上的回答本质上是正确的.那就是任何测量过程只要测量工具和被测对象发生作用（不发生任何作用哪怕是极其微弱的作用测量就不可能进行）,那么测量结果就会受到测量工具的影响（哪怕是用一把尺去测量物体的长度,一旦尺往物体上一靠,物体的长度就会改变!尺本身的长度也会改变!这是量子力学的观点,甚至你用眼睛看一眼物体物体就会变!但这和我们的经验明显不符,这是因为对宏观物体量子效应是极其极其微弱的,实际上完全可以忽略!但对微观体系就不可忽略了,研究对象越小量子效应越显著,量子力学中有一个基本原理叫做测不准原理对宏观物体同样成立,只不过影响可忽略.上述内容看的头大的话,可以跳过,直接看下文）.
在这种意义上任何物理量都不具有严格的可测性（我们说任何测量都一定会有误差,本质上就是这个原因）.但并不因为有误差我们就无法测定,虽然真值永远不可知,但我们可以趋近（理论上的最小误差由测不准原理决定,对于宏观物体这个误差和物理量的本身大小相比微不足道!）
楼上说“你用温度计量一杯水的水温,当你用温度计得出结果时,水的内能已经有一部分通过热传递转移到了温度计上”这是不错的,但我们总可设法使热传递小到可忽略的程度（可采用的方法很多,限于篇幅就不介绍了）.因此温度是可以被很准确的测定的!测量过程水内能可以非常好的保持近乎不变的.但即便如此,我们却无法测定物体的内能!至少是目前无法测定（并很有可能永远无法测定）,而不是测得有多准的问题.楼上混淆了这两个问题.
从内能的定义上说,内能是物体内部所有分子的热运动动能和势能的总和（这是中学阶段的简化定义,并不准确,想知准确定义,那里的内容大部分是我写的）.即便按中学的定义,内能也是无法测定的.
你要想测定内能的绝对大小,唯一的方法就是必须测量每个分子的动能和每个分子对之间的势能,然后将它们全部相加!可以看出这个测定有多么困难了吧.每个分子的运动毫无规则,动能时刻在变,即便我们将来拥有了直接测定单个分子瞬时速度的能力（现在还没有）,由于这是微观运动,测不准原理决定了这里的测量误差相当可观.因此我们说内能不具可测性.
不过尽管内能的绝对大小无法测定,并不妨碍我们测定物体在某一变化中内能的改变量,这个改变量可以根据热力学第一定律（即能量守恒定律）,通过测定吸热量和做功量来间接测出.
另外再补充一点,内能（这里的内能是严格的内能,包括物体内部的一切形式的能量）的绝对量虽然无法测定,但可准确理论计算（如果相对论是正确的话）,那就是E=mc2.
因为测量会改变原有的状态
举个例子
你用温度计量一杯水的水温
当你用温度计得出结果时
水的内能已经有一部分通过热传递转移到了温度计上
所以实测的结果会有偏差
由此计算出的内能也就有偏差
一般来说这种偏差都是非常小的
所以一般认为测量出的结果就是真实值...
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因为测量会改变原有的状态
举个例子
你用温度计量一杯水的水温
当你用温度计得出结果时
水的内能已经有一部分通过热传递转移到了温度计上
所以实测的结果会有偏差
由此计算出的内能也就有偏差
一般来说这种偏差都是非常小的
所以一般认为测量出的结果就是真实值
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