內(nèi)能

　　從微觀上說(shuō)，內(nèi)能一般主要包括系統(tǒng)內(nèi)所有分子的動(dòng)能、分子間的相互作用勢(shì)能、電子能和核內(nèi)部粒子間的相互作用能等。前兩項(xiàng)又可總稱為分子熱運(yùn)動(dòng)能，就是我們通常所說(shuō)的“內(nèi)能”。后面兩項(xiàng)在大多物理過(guò)程中不變，因此一般只需要考慮前兩項(xiàng)。但在涉及電子的激發(fā)、電離的物理過(guò)程中或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)電子能將大幅變化，此時(shí)內(nèi)能中必須考慮電子能的貢獻(xiàn)。核內(nèi)部粒子間的相互作用能僅在發(fā)生核反應(yīng)時(shí)才會(huì)變化，因此絕大多數(shù)情形下，都不需要考慮這一部分的能量。內(nèi)能的絕對(duì)量（主要是其中的核內(nèi)部能量部分）目前還不完全清楚，但不影響我們解決一般問(wèn)題，對(duì)于內(nèi)能我們常常關(guān)心的是其變化量。

　　拋開(kāi)物體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，從宏觀上說(shuō)，內(nèi)能是一種與系統(tǒng)在絕熱條件下做功量相聯(lián)系的，描述系統(tǒng)本身能量的狀態(tài)函數(shù)。在宏觀定義中，內(nèi)能是一個(gè)相對(duì)值。

　　對(duì)于一定量物質(zhì)構(gòu)成的系統(tǒng)，通過(guò)做功、熱傳遞與外界交換能量，引起系統(tǒng)狀態(tài)變化，而導(dǎo)致內(nèi)能改變，其間的關(guān)系由熱力學(xué)第一定律給出。

　　內(nèi)能是物體、系統(tǒng)的一種固有屬性，即一切物體或系統(tǒng)都具有內(nèi)能，不依賴于外界是否存在、外界是否對(duì)系統(tǒng)有影響。

　　內(nèi)能是一種廣延量（或曰容量性質(zhì)），即內(nèi)能的大小與物質(zhì)的數(shù)量（物質(zhì)量或質(zhì)量）成正比。

　　內(nèi)能是系統(tǒng)的一種狀態(tài)函數(shù)（簡(jiǎn)稱態(tài)函數(shù)），即內(nèi)能可以表達(dá)為系統(tǒng)的某些狀態(tài)參量（例如壓強(qiáng)、體積等）的某種特定的函數(shù)，函數(shù)的具體形式取決于具體的物質(zhì)系統(tǒng)（具體地說(shuō)，取決于物態(tài)方程）。當(dāng)系統(tǒng)處于某一平衡態(tài)時(shí)，系統(tǒng)的一切狀態(tài)參量將取得定值，內(nèi)能作為這些狀態(tài)參量的特定函數(shù)也將取得定值（盡管我們目前還不很清楚它的絕對(duì)數(shù)值是多少）。 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生某一變化，從原先的平衡態(tài)過(guò)渡到另一個(gè)新的平衡態(tài)時(shí)，內(nèi)能的變化量?jī)H取決于變化前后的系統(tǒng)狀態(tài)，而與這個(gè)變化是如何發(fā)生的（例如變化的快慢）以及變化經(jīng)歷了怎樣曲折的過(guò)程（例如是經(jīng)歷一個(gè)等溫過(guò)程、等壓過(guò)程還是一個(gè)任意過(guò)程）完全無(wú)關(guān)。內(nèi)能的這一性質(zhì)和功、熱量有著本質(zhì)的區(qū)別。

　　內(nèi)能的概念建立在焦耳等人大量精密的熱功當(dāng)量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上。能量和內(nèi)能概念的建立標(biāo)志著能量轉(zhuǎn)化與守恒定律（即熱力學(xué)第一定律）的真正確立。

　　正如重力對(duì)一定質(zhì)量物體做功的大小與物體下降的路徑無(wú)關(guān)，僅與物體下降前后的垂直位置有關(guān)，焦耳的實(shí)驗(yàn)證明系統(tǒng)在絕熱條件下的做功量與系統(tǒng)經(jīng)歷的具體過(guò)程無(wú)關(guān)，僅與系統(tǒng)做功前后的狀態(tài)有關(guān)。從前一現(xiàn)象人們提出了重力勢(shì)能的概念，將過(guò)程量功表達(dá)為僅取決于高度的勢(shì)能函數(shù)在不同高度的函數(shù)值之差。類似可以定義一個(gè)僅取決于系統(tǒng)狀態(tài)的函數(shù)，將過(guò)程量絕熱功表為該函數(shù)在不同狀態(tài)的函數(shù)值之差。這個(gè)被定義的函數(shù)，就稱為內(nèi)能。