【内能】

内能是指由物质系统内部状态所决定的能量。从分子运动论的观点看，热力学系统的内能，包括组成物质的所有分子热运动的动能、分子与分子间相互作用的势能的总和，以及分子中原子、电子运动的能量和原子核内的能量等等。当有电磁场和系统相互作用时，还应包括相应的电磁形式的能。内能是热力学系统的态函数，完全由系统的初、终状态所决定的物理量。当状态一定时，系统的内能也一定。当系统从一个状态转变到另一个状态时，不论这种转变通过什么过程实现，只要系统的初、终状态不变，在各种不同的绝热过程中，采用各不相同的做功形式，所测得功的数

值都相同，而与转变过程无关。对于均匀系统而言，若没有外力场的作用，内能可以表示为温度 T 和体积 V 的函数，即

U=U（T，V）

当温度和体积分别增加 dT 和 dV 时，内能的增加量可如下表示

dU = ( ∂U)

T V

dT + ( ∂U) dV

∂V ^T

= C dT + [(C − C

)( ∂T )

P]dV

V P V

∂V ^P

式中 CV 和 CP 分别为系统的定容热容量和定压热容量。

对于理想气体系统而言，由于不存在分子间的相互作用，系统的内能只是所有分子热运动动能的总和。而分子热运动动能只是温度的函数，所以理想气体的内能也只是温度的函数，即 U=U（T）

当温度增加 dT 时，内能的增量可如下式表示：

dU=CVdT

式中 CV 为理想气体系统的定容热容量。

物体内能的大小跟它的质量有关。质量越大，即分子数量越多，它的内能就越大。还跟物体的温度和物体的聚集态（固态、液态和气态）以及物体存在的状态（整块、碎块或粉末）有关。其原因是物体温度越高，分子运动越快，分子动能越大；分子间距离越大，分子的势能就越大。对气体来说，它的内能基本上只有分子的动能。因气体分子间的距离已经变得很大，它们之间相互作用力实际上已不再发生作用、所以气体分子的势能可以忽略。物体的内能跟整个物体的机械能含义不同，只要是物体的温度、体积、形状、物态不变，尽管它的机械能在变，它的内能仍保持不变。

物体的温度升高，物体内能增加。因为分子无规则运动加快，分子的动能增加；还因为一般物体受热体积膨胀，分子间距离增大，分子的势能增加。相反，物体的温度降低时，物体的内能就减少。整块物体破成碎块或粉末，分子的势能就要增加。物态变化也伴随物体内能的变化。在熔解、蒸发，沸腾等过程中，物体的内能增加。相反，在凝固和液化等过程中，物体的内能减少。改变物体内能的方式是做功和热传递两种方式。