基本定义

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内能通常指的是热力学系统的热运动能量。狭义的内能指的是分子热运动能，也就是在一般的物理过程中可变的内能。它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。

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，速率有大有小，无法准确描述某一个分子运动速率，所以描述其运动快慢、动能大小时可用是否激烈等词语，比较科学的描述是平均速率、平均动能。

温度越高，反映了分子运动更激烈，平均动能越大。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。

分子势能

分子势能是分子间相互作用而产生的能量，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。

在物态变化时，分子势能的变化具有一个特点——突变。例如，0℃的冰化成0℃的水，虽然温度没变，分子动能没变，但由于熔化是一个吸热过程，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。

全部分子

不同物体间比较内能，由于还要考虑质量的因素，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。但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。

相关性质

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从微观上说，系统内能是构成系统的所有分子无规则运动动能、分子间相互作用势能、分子内部以及原子核内部各种形式能量的总和。后面两项在大多物理过程中不变，因此一般只需要考虑前两项，二者的总和就是通常所指的内能。但在涉及电子的激发、电离的物理过程中或发生化学反应时分子内部（不包括原子核内部）的能量会大幅变化，此时内能中必须考虑分子内部的能量。核内部能量仅在核物理过程中才会变化，因此绝大多数情形下，都不需要考虑这一部分的能量。内能的绝对量（主要是其中的核内部能量部分）还不完全清楚，但不影响解决一般问题，对于内能我们常常关心的是其变化量。

抛开物质内部的结构细节，从宏观上说，内能是与系统在绝热条件下做功量相联系的，描述系统本身能量的一种状态函数。内能的宏观定义式为：ΔU=Wa，其中ΔU为内能的变化量，Wa为绝热过程外界对系统的做功量。在宏观定义中，内能是一个相对量。

内能是物体、系统的一种固有属性，即一切物体或系统都具有内能，不依赖于外界是否存在、外界是否对系统有影响。

内能是一种广延量（或容量性质），即其它因素不变时，内能的大小与物质的数量（物质的量或质量）成正比。3

内能是系统的一种状态函数（简称态函数），即内能可以表达为系统的某些状态参量（例如压强、体积等）的某种特定的函数，函数的具体形式取决于具体的物质系统（具体地说，取决于物态方程）。当系统处于某一平衡态时，系统的一切状态参量会取得定值，内能作为这些状态参量的特定函数也会取得定值（尽管还不清楚它的绝对数值是多少）。

当系统发生某一变化，从原先的平衡态过渡到另一个新的平衡态时，内能的变化量仅取决于变化前后的系统状态，而与这个变化是如何发生的（例如变化的快慢）以及变化经历了怎样曲折的过程（例如是经历一个等温过程、等压过程还是一个任意过程）完全无关。内能的这一性质和功、热量有着本质的区别。