温度与内能是什么关系？
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温度与内能是什么关系？
一、分子运动论的基本内容是：
①物体是由大量分子组成的；
②分子永不停息地做无规则运动；
③分子之间存在相互作用的引力和斥力。
按照分子运动论内容我们不难得到：
热现象：是大量分子无规则运动的表现。
热能：是大量做无规则运动的分子具有的能(热能是内能的通俗说法)。
二、概念：
内能：物体内所有分子的热运动的动能与分子势能的总和。
分子动能：分子因存在热运动而具有的能
分子势能：分子间因存在相互作用力，由它们相对位置决定的能。
温度：用来表示分子无规则热运动的激烈程度，是物体分子热运动的平均动能的标志。
三、联系：
一切物体都是由不停地做无规则热运动并且相互作用着的分子组成的，因此，任何物体都具有内能。
由于分子热运动的平均动能跟温度有关，分子势能跟体积有关，因此，物体的内能跟物体的温度和体积有关。温度升高时，分子的平均动能增加，因而物体的内能增加；体积变化时，分子势能发生变化，因而物体的内能发生变化(但怎么变化需具体问题具体分析)。
同一物体，温度越高，分子无规则运动越剧烈，内能越多；反之，温度越低，内能越少。
可见，改变物体的内能最直接又确定的有效方法是改变物体的温度。例如，冬天感觉手冰凉不舒服时，
①可双手互搓，很快两手就暖和。这是手克服摩擦力做了功，两手温度升高，内能增加。
②可以抱个热水袋，很快两手也暖和，这是热水袋里的热传到了手上使手的温度升高，内能增加。
光有温度吗？
光有温度吗？
光是能量，但本身并没有温度。
光有广义的光和狭义的光。一般来说，人们把可见光称为“光”，这是狭义的光；而广义的光是电磁波全频段，包括无线电波（含长波、中波、短波、微波）、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等。
而可见光只占有电磁波谱里面很窄的一个频段，为380nm（纳米）~760nm之间，这就是人类眼睛能够感觉到的范围。而除了可见光波段，其余都是不可见光范畴，这些辐射都是依靠光子传递的。
光的波长从数千米到飞米，也就是说最长的无线电波波长可达数千米乃至亿米，而波长最短的γ射线只有百万亿分之一米，甚至亿亿分之一米。
电磁波谱全频段不管是可见光还是不可见光，都是携带能量的。太阳核心每时每刻都在进行着氢核聚变，每秒钟有6亿吨的氢转化为5.958亿吨的氦，有420万吨的质量转化为能量，以电磁辐射的方式发射到太空，这些能量总量达到3.78x10^26J的能量，相当10500亿亿度电，或900亿颗百万吨级原子弹同时爆炸。
光虽然携带着巨大的能量，但本身并没有温度，这一点可以在太空中得到验证。太阳发出的电磁辐射在太空真空中旅行时，是没有温度的，因此太空非常寒冷。
温度和热量需要介质才能够获得。
温度是表示物体冷热程度的物理量，从微观上来看，体现的是物体分子热运动的剧烈程度。因此温度是需要介质才能够获得的，当带有能量的光子撞击电子等粒子，这些粒子剧烈运动才能够产生温度和热量。
太阳和一切恒星的电磁辐射蕴含着巨大的能量，这种能量传递是不需要介质的，真空传播的速度更快。但在太空，空间处于高度真空状态，一般每立方厘米只有1或数个粒子，极度真空状态时每立方米才有1~2个粒子，由于没有物质粒子或者极少物质粒子，这样能量就不会显示出温度来。
当太阳的电磁辐射来到地球，接触地球大气层时，约有 43%被云层所反射,14%为大气中的尘埃、水蒸气、二氧化碳、臭氧吸收，其余的辐射到地表被大气和各种物质吸收、反射、折射，这些被吸收的能量，就会激发物质分子加剧运动，以温度的方式显示出来。
电磁辐射在太空，没有粒子吸收和相互作用，因此太空就很冷，冷到零下200多摄氏度；而到了地球，遇到地球大气层，与浓密的粒子相互作用，就产生了温度；在高空中空气密度小，温度就较低，而到了地表空气密度大，温度就升高。
这充分说明，光只是携带能量，温度是能量激发介质运动的结果。
地球依靠太阳光才得到光明和温暖。
我们地球接收到太阳能量辐射占总量的22万分之一，相当1000万座三峡大坝发电总量。这些能量以电磁辐射全波段的方式来到地球，遇到地球磁场和大气，一些高能电磁波，如紫外线、X射线、γ射线就绝大部分被过滤掉了，只有少量紫外线等高能电磁波和可见光以下的波段来到地球，因此我们就看到了明媚的阳光，这些能量孕育和哺育了地球上亿万丰富多彩的生物，如果没有了阳光，地球上所有的生物都将灭绝。
电磁波谱中，波长与频率是成反比的，波长越长频率越低，反之越高，频率越高能量越大。因此在电磁波谱中，无线电波频率是最低的，低到10Hz甚至以下，伽马射线频率是最高的，可以高到10^24Hz。
因此我们的世界到处都可以有无线电波，但不能有紫外线、X射线和γ射线，否则人类和生物无法存活。这也是大气层臭氧层被破坏后，无法过滤阻挡这些有害射线，地球生物就面临灭种灾难的原因。
因此光给地球上带来最明显的作用就是光明与温度，没有了光，我们的眼睛就成了摆设的废物，没有了光带来的能量，就会冻结一切。光还有许多奇妙的特性，如可见光具有不同的光谱，正是这些光谱造就了世间万紫千红的色彩。这些就不展开说了。
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当然有，电磁波(含光)都有温度。事实都摆在这里：红外线辐射有温度，阳光照射有温度，紫外线灼伤有温度。
问题是：怎么用理论计算温度。这个就难了，因为我们只能通过测量来规定经验参数。
温度定义T=mv²/3k...(1)，意思是，温度是介质粒子(质量为m)平均动能(Ek=½mv²)的指标。
那么怎么说明光粒子的平均动能呢？教科书上可从来没有啊！以下是物理新视野的分享。
电磁波(的定义)是波源推压或激发真空场充满大量固有光子的径向推涌。
根据光电效应方程，不难证明，粒子平均动能可激发1个光子，即：½mv²=hc/λ...(3)
把温度定义(1)还原为热力学的能量守恒定律：动能↹热能，即：½mv²=3×½kT...(4)
把(3)代入(4)有：hc/λ=3×½kT...(5)，即：T=2hc/3kλ=2hf/3k...(6)。
这就是光的温度公式。只要知道光频，就可以计算光温。若紫外线频率f=10¹⁵[Hz]，则温度为：T=2×6.63×10⁻³⁴×10¹⁵÷(3×1.38×10⁻²³)。
计算结果，频率为10¹⁵赫兹的紫外线温度是：T=32028K=31755℃≈3.18万摄氏度。
若空气的温度为：10℃或283.15K，可计算空气中的光子频率：f=3kT/2h=8.8×10¹²[Hz]。
显然不能直接用温度公式(1)来直接计算电磁波或光的温度。公式(3)与(6)是笔者的原创。
好了，本答stop here。请关注物理新视野，共同切磋物理逻辑与中英双语的疑难问题。
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