内能是热力学的一个重要概念,常用来描述热力学系统的性质和状态。对于一个封闭的系统,其内部能量是不变的,只有在与外界交换能量的过程中才能发生变化。
内能是什么的总和
内能是物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和。它包括分子热运动的动能,分子间相互作用的分子势能。
内能是什么意思
内能从微观的角度来看,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。
内能是热力学系统内两个具状态变数之基本状态函数的其中一个函数。内能是指系统所含有的能量,但不包含因外部力场而产生的系统整体之动能与势能。内能会因系统能量的增损而随之改变。
系统的内能可能因对系统加热、对系统作功,或添加或移除物质而改变。当系统内有不可穿透的墙阻止物质传递时,该系统称之为“封闭系统”。
如此一来,热力学第一定律描述,内能的增加会等于增加的热量加上环境对该系统所做的功。若该系统周围的墙不能传递物质与能量,则该系统称之为“孤立系统”,且其内能会维持定值。
内能是一系统内的状态函数,因为其值仅取决于该系统的目前状态,而与达到此一状态所采之途径或过程无关。内能是个外延物理量。内能是个基本热动力势能。使用勒让德变换,可从内能开始,在数学上建构出其他的热动力势能。
机械能和内能的区别
(1)机械能与机械运动对应,内能与热运动对应。
(2)机械能与物体的质量、机械运动速度、物体的位置有关,内能与物体的温度、体积、质量、物态有关。
(3)机械能包括物体的动能、重力势能、弹性势能,内能是物体内所有分子热运动的分子动能与分子势能之和。
(4)内能和机械能的物理本质是一样的。机械能是宏观的物体运动,内能是组成物体的微粒(原子)的运动的总和。