物体的内能与三个因素有关:1.物体的温度;2.物体的体积与形状;3.物体的质量大小(物体内所含分子数)。内能是物体内部所有分子无规则运动的动能,以及分子势能的总和。热运动是组成物质的分子永不停息的无规则运动。内能和温度关系是物体温度越高,分子运动越剧烈,内能越大。
温度是物体内部大量例子无规则运动剧烈程度的标志。物体内能是否变化,可以从温度是否变化来反映。
内能(internal energy)从微观的角度来看,是分子无规则运动能量总和的统计平均值。分子无规则运动的能量包括分子的动能、分子间相互作用势能以及分子内部运动的能量。物体的内能不包括这个物体整体运动时的动能和它在重力场中的势能。原则上讲,物体的内能应该包括其中所有微观粒子的动能、势能、化学能、电离能和原子核内部的核能等能量的总和,但在一般热力学状态的变化过程中,物质的分子结构、原子结构和核结构不发生变化,所以可不考虑这些能量的改变。但当在热力学研究中涉及化学反应时,需要把化学能包括到内能中。抛开物质内部的结构细节,从宏观上说,内能是与系统在绝热条件下做功量相联系的,描述系统本身能量的一种状态函数。内能的宏观定义式为:ΔU=Wa,其中ΔU为内能的变化量,Wa为绝热过程外界对系统的做功量。在宏观定义中,内能是一个相对量。内能是系统的一种状态函数(简称态函数),即内能可以表达为系统的某些状态参量(例如压强、体积等)的某种特定的函数,函数的具体形式取决于具体的物质系统(具体地说,取决于物态方程)。当系统处于某一平衡态时,系统的一切状态参量将取得定值,内能作为这些状态参量的特定函数也将取得定值(尽管还不清楚它的绝对数值是多少)。
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