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内能

物质系统由其内部状态所决定的能量。它是系统的一个态函数,从物体的微观结构来看,系统的内能包括分子无规则运动的能量、分子间的相互作用能、分子的内禀能量(原子内的能量及原子核内的能量)等。但在系统经历的热力学过程中,上述能量中有些并不发生变化(如原子内的能量、原子核内的能量等),因此在内能的增量中,它们作为常数项而被消去。所以在热力学中,内能一般仅指分子无规则运动的能量及分子间的相互作用能。

内能是系统状态的单值函数,是一个广延量。在一般情况下,系统的内能可以表示为系统的温度和外参量的函数。对于真实气体来说,其内能是温度和体积(或压强和温度、压强和体积)的函数。理论和实验都表明,理想气体的内能则仅是温度的函数。

若系统同外界发生能量交换而由初态Ⅰ变为终态Ⅱ,其间的变化方式可能不同,从而功和热量的数值均可有所不同,但内能的增量则恒相同,且等于状态变化过程中功与热量之和:ΔU=A+Q,式中ΔU为内能的增量, A为对系统所作的功,Q为系统所吸收的热量(见热力学第一定律)。