什么是内能通俗一点（简约不简单）-钰翎珑科普网

什么是内能通俗一点（简约不简单）

龙九 • 2022年10月13日 pm7:24 • 科技

印象中，学生时代我并没有学过内能这个概念，只知道热，功，热功当量这些相关热学概念，到了后来，才发现功与热，实质上是同一回事。内能这一概念的提出是以焦耳等为代表的一大批精密热功当量试验为基础的，它的提出标志着热力学第一定律（或称能量转化和守恒定律）的真正建立。因此，内能这个概念应是近代物理学中才出现的一个物理概念，很多智能系统无法辨识，很多人并不知道什么是内能，宁愿把内能叫做热能，这篇文章就给大家科普下，究竟什么是内能？

就本质而言，天体的内能应是天体内一切微观粒子在运动过程中所产生的动能，势能，化学能以及原子核核能的总称。通常由于材料的分子结构，原子结构及核结构都是相对稳定而不容易变化的，所以这些能的变化可不予考虑，但有电子跃迁和化学反应时例外。

内能有狭义与广义之分。

狭义的内能。它是指与电子的跃迁，化学反应及核反应等能量无关的分子动能与分子势能的总和，即物理学上内能概念。

若涉及电子的跃迁，化学反应及核反应能量时，通常称热力学能即过去所谓热能，显然热能不同于内能。

从广义上讲，内能被定义为热力学能和电子能的总称，而最宽泛的内能自然是指物体或者系统中所有微观粒子所有运动形式的能的总称，它由热力学能，电子能以及原子核内的能组成。

分子的动能。它由分子平动能，转动能，振动能组成。物体是由分子构成的，而且分子作无规则的永无止境的运动，因此分子有动能，因为运动永无止境，因此，它的内能从来不等于零。因为动作没有规律，杂乱，所以会出现旋转或震动。速率有大小之分，不能精确描述它移动的快慢程度，所以只能通过平均速率或者平均动能大小来表征。温度反映了分子无规则运动强度的具体体现，温度越高、平均动能越大分子运动强度越大。

分子势能等。源于分子之间相互作用产生的引力与斥力。分子间力也叫范德华力，从广义上讲，分子间力也包括分子间特殊作用力，如氢键力。一般来说，当分子相距较远，分子间作用力以引力为主，当相距较远，引力变大，而相距较远，斥力开始出现，引力越来越小，分子间力以斥力为主，大的斥力使得分子动能接近于零并完全转化成分子势能，而丧失动能的分子受到强斥力后再转化成分子动能即发生碰撞。

判断分子势能，通常要观察物质所处的情况。物质在物态变化的过程中分子势能产生突变。例如冰的融化就是吸热的过程，在0°C时冰会融化为0°C时的水分，其温度没有变化，分子动能也没有变化，所以，所吸热用提高分子势能。

既然分子由原子核及电子组成，那么内能在很大程度上决定于电子能及核内能，而核内能又不易显现，故分子内能又以电子能为主，其中电子能有电子动能，电子及核内能有引力势能，电子及核间能有斥力势能等，自然也有核内能。在这些引力势能中，保持分子或者原子稳定性的电子与核占据了优势。

内能影响因素。内能大小随物体温度（作用在分子上的动能），物体质量（作用在分子数上），构成物体的物质类型，物体生存状态（作用在体积上，作用在分子之间的作用力从而作用在其势能上）等因素变化。指出单个分子没有内能而物体无论如何也有内能。

我们在比较物体内能大小时应该综合考虑以上几方面。不可能说有较高温度物体就有较大的内能，不可能说有较大内能物体就有较大温度和较大内能的质量。

人类在乎物体内能的改变有多大，物体有多大内能无人知晓。怎样使物体内能发生变化呢？对一个具体物体来说，随着物体温度的变化，分子无规则地移动速度也随之变化或者体积也随之变化，从而使物体内能也随之变化。很明显，物体内能变化只表现在热传递与做功上。热传递主要表现为热传导、气体与液体热对流、热辐射等3种方式，热传递条件为物体间一定存在温度差。做功与热传递对内能效果的变化具有等价性，做功表现为能量形式的变化，而热传递则表现为物体之间的内能传递。

对定量物质组成的体系，当其他因素不发生变化时，由于做功，热传递和外部交换了能量而使体系内能发生了变化，其确定是关系式Δ U＝W＋Q,式中Δ U是内能变化量, W是外部和体系做功量, Q是体系和外部交换所需要的热，即热力学第一定律。