内能

internal energy

定义：系统内部所有分子间势能和各种动能的能量总和，但不包括系统作为整体运动的动能。

学科：化工名词_化工热力学

相关名词：动能 势能 热力学能

来源：全国科学技术名词审定委员会

内能是物质中分子的动能和势能的总和。很显然，我们不可能测定物体内每一个分子的动能和势能，因此内能实质上是统计性质的，是分子动能和势能的统计平均值。分子动能和温度有关，温度越高，分子运动速率越大，动能越大；势能则和密度（或者说体积）有关，单位体积内的分子质量（或者说数目）越多，分子势能越大。因此内能可通过温度和密度确定，它也是一个状态函数。

内能和总能量是不同的。普遍来说，一个体系的总能量E由三部分组成，包括内能U、体系整体运动的动能K和体系在外场（如重力场）中的势能V，后两项的和又被称为外能。

一般而言，我们不关心内能的绝对值，而关注内能的变化量。热力学第一定律指出：物体内能的增加等于物体吸收的热量和对物体所做的功的总和，这是能量转化与守恒定律在热学中的具体表现。换言之，我们可以通过做功和热传递两种方式来改变系统的内能，而将这两种方式统一起来的，正是著名的焦耳热功当量实验。焦耳通过搅拌和通电等方式对绝热容器中的水做功，并测量其温度的升高量，得到了1cal=4.157Nm的结果，与现在的公认值1cal=4.184Nm非常接近（1cal是指在标准大气压下使1g纯水温度升高1℃所需的热量，目前在营养学等领域中仍作为热量的单位使用）。这一实验证明了热和功的相当性，肯定了热是能量的一种形式，打破了当时物理学界“热质说”的统治，为能量转化与守恒定律的建立奠定了可靠的实验基础。