内能是什么
1、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)的能量将大幅变化,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。
2、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。
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将取得定值,内能作为这些状态参量的特定函数也将取得定值(尽管还不清楚它的绝对数值是多少)。
4、对于一定量物质构成的系统,通过做功、热传递与外界交换能量,引起系统状态变化,而导致内能改变,其间的关系由热力学第一定律给出。对于不存在宏观动能变化的系统,则有ΔU=W+Q,其中ΔU为内能的变化量,W为外界对系统的做功量,Q为系统(从外界)的吸热量,该式称为热力学第一定律的常用表达式。内能的概念建立在焦耳等人大量精密的热功当量实验的基础之上。能量和内能概念的建立标志着能量转化与守恒定律(即热力学第一定律)的真正确立。
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