一.内能的定义内能是一种与热运动有关的能量。在物理学中，我们把物体内所有分子作无规则运动(即热运动）的动能和分子势能的总和叫做物体的内能(internal energy)。一切物体都具有内能。一般来说，物体的内能代表了物体微观上的能量形式，比如说物体内部各个微观部分（原子、分子或离子等等）进行热运动的动能和势能的总和，符号为"J"，国际单位是焦耳。
热力学系统的热运动能量。广义地说，内能是由系统内部状况决定的能量。热力学系统由大量分子、原子组成，储存在系统内部的能量是全部微观粒子各种能量的总和，即微观粒子的动能、势能、化学能、电离能、核能等等的总和 。由于在系统经历的热力学过程中，物质的分子、原子、原子核的结构一般都不发生变化，即分子的内禀能量（原子间相互作用能、原子内的能量、核能）保持不变，可作为常量扣除。因此，系统的内能通常是指全部分子的动能以及分子间相互作用势能之和，前者包括分子平动、转动、振动的动能（以及分子内原子振动的势能），后者是所有可能的分子对之间相互作用势能的总和。内能是态函数。真实气体的内能是温度和体积的函数。理想气体的分子间无相互作用，其内能只是温度的函数。
通过作功、传热，系统与外界交换能量，内能改变，其间的关系由热力学第一定律[1]给出。
二.理想气体的内能理想气体的内能是一个仅与其温度有关的函数：
dU=CvdT其中Cv是物体的定容比热容。对于理想气体， ，其中R是理想气体常数，γ 是一个和气体有关的常数，称为绝热指数。对于单原子理想气体，γ = 5 / 3 ，对于双原子理想气体，γ = 7 / 5 。至于实际气体，有：
气体
绝热指数
H2
1.410
O2
1.397
N2
1.402
空气
1.400
SO2
1.272
理想气体的内能计算方法如下:
E=inRT/2
i-单原子气体取3,双原子气体取5,三原子气体取6
n-物质的量
R-理想气体常数
T-热力学温度
三.物体的内能（1） 分子做无规则运动，因此分子具有动能。
物体内大量分子作无规则运动跟温度有关，所以我们有把这种运动叫做热运动。
（2）又与分子间存在相互作用力，所以分子具有势能。
（3）内能是物体内部具有的能量，它包括物体内所有分子动能和势能。
四.内能变化的两个途径（1）做功可以改变物体的内能。（如钻木取火）
（2）热传递可以改变物体的内能。（如放置冰块使物体降温）
热传递的三种形式：热传导，热对流（一般见于气体和液体），以及热辐射，热传导的条件是物体间必须有温度差
做功和热传递在改变内能的效果上是等效的。做功使其他形式的能如机械能等转化为内能；热传递使
物体间的内能发生转移。
五.能的形式（1）能以多种形式存在于自然界，每一种形式的能对应于一种运动形式。
各种形式的能是可以相互转化的。
（2）能的守恒定律
能量既不能创生，也不能消失，它只是从一种形式的能转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，
在转化或转移的过程中，其总量保持不变。这就是能量守恒定律。
六.自然过程的方向性大量事实表明，自然界中的一切实际变化过程都具有方向性，朝某方向的变化是可以自发发生的，相反方向的变化
却是受到限制的。这时如果要是变化了的事物重新恢复到原来的状态，一定会对外界产生无法消除的影响，这就是自然过程的不可逆性。
七.参 考 资 料内能（Internal energy )热力学系统的热运动能量。广义地说，内能是由系统内部状况决定的能量。热力学系统由大量分子、原子组成，储存在系统内部的能量是全部微观粒子各种能量的总和，即微观粒子的动能、势能、化学能、电离能、核能等等的总和 。由于在系统经历的热力学过程中，物质的分子、原子、原子核的结构一般都不发生变化，即分子的内禀能量（原子间相互作用能、原子内的能量、核能）保持不变，可作为常量扣除。因此，系统的内能通常是指全部分子的动能以及分子间相互作用势能之和，前者包括分子平动、转动、振动的动能（以及分子内原子振动的势能），后者是所有可能的分子对之间相互作用势能的总和。内能是态函数。真实气体的内能是温度和体积的函数。理想气体的分子间无相互作用，其内能只是温度的函数。
通过作功、传热，系统与外界交换能量，内能改变，其间的关系由热力学第一定律给出。
八.参 考 资 料物理内能概念梳理
2009年05月18日
内能是物体内部全部分子做热运动时的分子动能和分子势能的总和。一、内能的三个方面
理解内能要从分子动能、分子势能和全部分子几个角度去理解。
1、分子动能
物体内部由分子组成，且在永不停息地做无规则运动，所以分子具有动能。由于运动永不停息，所以内能永不为零，故0℃的水也具有分子动能。由于运动杂乱无章，无法准确描述某一个分子是否更快或更慢，所以描述其运动快慢时应用是否更激烈。
由于温度越高，扩散越快，反映了分子运动更激烈，所以温度是分子无规则运动激烈程度的体现。物体分子运动更激烈和物体温度更高，是同一个意思。所以，同一个物体，温度越高，内能越大。
2、分子势能
分子势能是分子间具有相互作用而具有的能量，反映在分子间作用力大小和分子距离上。当分子间作用力和分子距离发生变化时，宏观上会发生物体物态和体积的变化。但体积变化并不显著，我们往往考虑不多，更多时候，还是从物态去判断分子势能。
这样，分子势能的变化具有一个特点——突变，仅仅是在物态变化时会发生变化。例如，0℃的冰化成0℃的水，虽然温度没变，分子动能没变，但由于融化是一个吸热过程，吸收的能量用于增加分子势能，故此，我们说，分子势能是增加的，内能是增加的，而温度不变。
当温度升高时，物态如果变化，也一定是从固态到液态，或从液态到气态，即是从低物态到高物态，所以不会出现温度升高，分子动能增加，分子势能减小，内能不变或降低的情况。
另外，由于气体能随意弥散，气体分子间几乎没有相互作用力，所以气体一般认为没有分子势能，所以气体内能的变化直接体现在分子动能，体现在温度上。
例：飞机在万米高空飞行时，舱外大气压比舱内大气压低，要使舱内获得新鲜空气，必须使用压缩机把空气从舱外压进舱内，在这个过程中，压缩机对空气做功，空气的（ ）
A.温度升高，内能增加
B.温度降低，内能减少
C.温度升高，内能减少
D.温度降低，内能增加
答案：A。对气体做功，气体内能增加，温度升高。
例：如上图所示，在气缸A中密封有压缩空气，B是一种被销钉K锁住的活塞，C是一个温度计。若活塞与气缸壁间没有摩擦，当把销钉拔出后，将看到的现象：（1）活塞将向_____运动；（2）温度计的示数将_______，因为_______。
答案：右；降低；气体膨胀，对外做功，内能减小，温度降低。
例：刘娟同学经常利用课余时间帮妈妈做家务，她在一次消灭房间里的蚊子时，用的是如图所示的气雾杀虫剂。刘娟同学用这种杀虫剂喷洒了一会儿后，手明显感觉到盛杀虫剂的金属罐变凉了，她摇了摇金属罐，明显感觉到罐里有液体，她又通过阅读说明书得知这种杀虫剂是用一种极易挥发的化学原料和药物配制而成的。请你应用所学的物理知识解释金属罐变凉的原因。
答案：液体汽化，汽化吸热，温度降低；气体膨胀，对外做功，内能减小，温度降低。
3、全部分子
物体温度升高，是指同一个物体温度升高；而如果说温度高的物体是指温度高的物体和温度低的物体的比较。
不同物体间比较内能，由于还要考虑质量（全部分子量）的因素，所以不能说温度高的物体内能大，也不能说内能大的物体温度高。例如一小块烧红的铁钉和一座冰山，显然冰山温度低，但内能大。
热传递的实质是内能的转移。在热传递时，热量由温度高的物体传向温度低的物体，不一定是内能大的传向内能小的物体。
例：关于物体的内能，下列说法中正确的是（ ）
A.运动的物体有内能，静止的物体没有内能
B.物体温度在0℃以下时没有内能
C.高温物体的内能一定比低温物体的内能大
D.质量大且温度高的物体的内能一定比同状态质量小，温度低的物体的内能大
答案：D
内能与机械能由上面的描述，我们可以得到这样的概念，内能是属于微观的能量，不同于机械能属于宏观的能量。由于微观的不确定性，因此内能不能像机械能那样精确计算。故只能说内能增加或减小多少焦耳，不能用具有多少内能来描述。温度、物态、质量，虽然是宏观表现，但却是紧扣微观本质，反映微观特性。
内能的改变内能的改变，可以是做功或热传递，且是等效的，所以内能增加，不一定是吸收热量。
吸热或做功都包括对内对外。对外做功（放热），内能减少；对内做功（吸热），内能增加。由于不同物质吸放热时，容纳热的本领不同，后面又引出比热容。同时将吸放热过程中传递的能量叫热量。而如何利用内能做功，又引出热机。
下列各图中，属于内能转化为机械能的是（ ）
答案：B
规范用语及字母内能是状态量，但又不能精确计算，所以内能用增加或减少；而热量是过程量，只能用吸收或放出。状态量，还类似于带电、中性；过程量，还类似于导电、中和。
同样是以J为单位，内能、能量的字母是E，做功的字母是W，热量的字母是Q。
在表示“热”时，今天天气热，热是指温度；摩擦生热，热是指内能；融化吸热，热是指热量。
A.两手相互摩擦能发热
B.水沸腾时蒸汽冲开壶盖
C.锯木头锯子发烫
D.压缩空气引火
相关知识1．分子理论的初步知识：物质由大量分子组成，分子是在永不停息地做无规则运动的，分子间存在相互作用的斥力和引力
2．扩散：两种不同的物质相互接触时，彼此进入对方的现象叫扩散，扩散的实质是分子的无规则运动引起的，温度越高，扩散越快，即分子的无规则运动越剧烈。
3．热量：在热传递过程中所传递的能量。热量的单位是焦（耳）。
4．比热（容）：单位质量的某种物质温度升高或降低1℃时，所吸收或放出的热量叫做比热。比热的单位是焦／（千克·℃）
物质吸收或放出热量的计算：Q＝cm△t
水的比热是4.2×103J/（Kg·℃）水的比热比较大可以用来解释水作冷却剂、冬天灌水护苗、内陆地区温差大等现象。
5．燃料的燃烧值：1千克某种物质完全燃烧放出的热量，燃烧值的单位是焦／千克。
燃料燃烧放出热量的计算：Q＝qm
①液氢的热值较大是用来做火箭燃料的原因
②节约燃料的途径：a、改善燃烧条件，使燃料充分燃烧b、减少热量的损失
6．内能：物体内部大量分子无规则运动所具有的动能和分子的势能的总和。
理解：①单个分子的无规则运动具有的动能不叫内能；大量的分子的有规则运动具有的动能也不叫内能。内能是不同于机械能的另一种形式的能量。
②同一物体，内能的多少可以从它的温度高低反映出来，温度高时具有的内能多，温度低时具有内能少。但是不同的物体温度的高低并不直接表示具有内能的多少（如一杯5℃的水的内能与一滴10℃的水的内能），因此在传递中，热量是从高温物体传递到低温物体、而不是从内能多的物体传递到内能少的物体。
③改变内能的两种方式：做功和热传递，做功改变内能的实质是内能与其他形式能的相互转化，而热传递改变物体内能的实质是内能的转移。但两者在改变内能上是等效的。
7．热机：利用内能做功的机器。热机把内能转化为机械能。包括内燃机、火箭等几种。
8．热机效率：用来做功的那部分能量与燃料完全燃烧放出能量之比。
9．能的转化和守恒定律：能既不会消失，也不会创生，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体。在转化和转移的过程中，能的总量保持不变。
