关于内能的紧急问题只是我们在考试
什么是内能
一个体系处在某一状态，如果描述状态的物理、化学性质，如温度、压强、体积、组成等，都有固定不变的数值，那末，这个状态在宏观上就称为平衡状态或静止状态。平衡状态并不意味着物质的运动消失了，实际上，物质内部的分子、原子、电子等，仍处在不停的激烈运动之中。 因此，宏观上静止状态的物质仍具有一定能量，这种能量称为内能(U)。体系的内能，包括体系内各种物质的分子移动动能、分子间位能、分子转动能、分子振动能、电子运动能、核能等。严格地讲，在讨论体系的内能时，还要涉及整个体系的移动动能，以及体系处在电磁场或引力场中的位能。 但在研究化学变化问题上，这一部分能量的变化，相对来说比较小，显...全部
什么是内能
一个体系处在某一状态，如果描述状态的物理、化学性质，如温度、压强、体积、组成等，都有固定不变的数值，那末，这个状态在宏观上就称为平衡状态或静止状态。平衡状态并不意味着物质的运动消失了，实际上，物质内部的分子、原子、电子等，仍处在不停的激烈运动之中。
因此，宏观上静止状态的物质仍具有一定能量，这种能量称为内能(U)。体系的内能，包括体系内各种物质的分子移动动能、分子间位能、分子转动能、分子振动能、电子运动能、核能等。严格地讲，在讨论体系的内能时，还要涉及整个体系的移动动能，以及体系处在电磁场或引力场中的位能。
但在研究化学变化问题上，这一部分能量的变化，相对来说比较小，显得很不重要，所以往往把它们忽略掉。
内能U既然是体系内部能量的总和，它就是体系本身的性质，所以只取决于状态，包括：物态、温度、压强、组成和固体的晶形等。
在一定状态下，内能U应有一定的值。所以，内能的变化只决定于起始状态和终了状态，与变化的途径无关。根据状态函数的定义(即与状态有关而与途径无关的物理量称为状态函数)可知，内能是一种状态函数。
假设一个体系从具有内能U1的某一状态，经历一个过程变为具有内能U2的另一状态。
体系的内能变了，必然与环境发生能量的交换。能量交换的形式不外乎热量和功。按照热力学第一定律，体系内能的增量△U=U2-U1，必须等于体系和环境交换的总能量，即热量和功之和。体系从环境吸收的热量Q使体系的内能增加，而体系对环境做的功则使体系的内能减少，所以它们各自取正号和负号来与体系内能的增量相联系。
因此就得到热力学第一定律的数学表示式如
△U=U2-U1=Q-W
上式中，功W包括膨胀功W膨和非膨胀功W非两项，即W=W膨+W非。而在热化学中，通常所讨论的是只产生膨胀功，而不产生非膨胀功的反应，即W=0，而膨胀功W膨=p外(V2-V1)=p外△V，所以△U=Q-p外△V。
如果体系的变化是等容过程，则上式中△V=0，
∴△U=QV-p△V=QV……(1)
或QV＝△U
(1)式表明，在不做非膨胀功的等容过程中，化学反应的等容热效应(QV)与体系内能的增量(△U)一样，只取决于体系的始态和终态，而与途径无关。
内能
内能是指物体内部分子热运动的各种形式的动能（平动动能、转动动能和振动动能）以及分子间势能的总和。
内能是系统的状态函数，与温度和体积有关，也与物质质量有关。在国际单位制中，内能的单位是焦耳。
物体的温度升高，物体内能增加。因为分子无规则运动加快，分子的动能增加；还因为一般物体受热体积膨胀，分子间距离增大，分子的势能增加。相反，物体的温度降低时，物体的内能就减少。整块物体破成碎块或粉末，分子的势能就要增加。
物态变化也伴随着物体内能的变化。在熔解、蒸发、沸腾等过程中，其温度不变时，物体体积发生了变化，物体的内能也增加。相反，在凝固和液化等过程，物体的内能减少。另外，质量越大，分子数越多，它的内能就越大。
另外必须指出，在任何情况下系统总具有内能，而在某些情况下，系统可以没有机械能。如在地面上的系统处于静止状态时，从宏观角度看，可以说系统无动能又无势能，其机械能等于零。然而组成该系统的分子，在任何情况下都在不停的运动，系统的内能永远不等于零，所以系统的内能不同于系统的机械能。
一、分子动能
温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子运动越剧烈，分子平均动能越大．分子平均速度和平均动能是一个宏观统计概念，温度越高，分子平均动能越大，但并不是所有分子动能都增大，个别分子动能还有可能减小．
二、分子势能
由分子间作用力决定的一种能量，与分子间距离有关，宏观上表现出与物体体积有关．
当分子间距离大于平衡距离时，分子力表现为引力，此时增大分子间距离，分子力作负功，分子势能增加；当分子间距离小于平衡距离时，分子力为斥力，此时减小距离，分子力还是做负功，分子势能增加；由此可见分子间距离等于平衡距离时分子势能最小，但不一定为零，因为分子势能是相对的．分子势能与分子间距离的关系如图所示．
三、物体的内能
物体内所有分子的动能和分子势能的总和叫内能．
(1)定义或解释
①内能是指物体内部分子热运动的各种形式的动能(平动动能、转动动能和振动动能)以及分子间势能的总和。
②内能是一个完全由系统的初、终状态所决定的物理量，它和所经历的途径无关，内能是系统的状态函数。
(2)单位
在国际单位制中，内能的单位是焦耳，常用的单位还有尔格。
(3)说明
①能的概念比较抽象，但极为重要。是教学中的重点，也是难点。需要通过教学，让学生逐步对它有一个较为正确和深刻的认识。
关于内能，完整地说，除了分子的热运动动能和分子间的势能外，还有分子、原子内的能量和原子核内的能量等等，当有电磁场和系统相互作用对，还应包括相应的电磁形式的能。
但在热学范围内，物体的内能主要表现为分子的热运动，因此在热学中，对内能作(1)中①的叙述，也是完全可以的。
在(1)中②的讲法中，内能和其他形式的能一样，也是状态函数。这个结论是焦耳从1840—1879年，通过多种实验装置，经过多次实验后得出的。
焦耳发现，只要系统的初、终状态不变，在各种不同的绝热过程中，采用各不相同的做功形式，所测得功的数值都相同。也就是说，所做的功和过程的途径无关，仅由系统的初、终状态所决定。由此可见，内能也是系统的态函数。
②和讨论重力势能一样，我们能确定的只是内能的变化。因为任何态的内能，只有在标准参考态的值确定后，才可能作出相应的确定值。这个值只是相对于标准参考态的内能，如果要测得系统某一状态内能的绝对值，是不可能的。
③系统内能的增减，如果单纯是由于机械功所致，那么内能的变化，可以用作功来量度；如果单纯是由于传递热量所致，那么内能的变化，可以用热量来量度。然而在很多的变化过程中，不仅作功的途径各不相同，而且热传递和作功往往同时进行，这就使问题变得比较复杂。
鉴于系统的内能是个状态函数，只要初、终状态确定，系统的内能也就随之确定。至于系统经过何种方式变化，中间经过一些什么状态都毫无关系。对于理想气体来说，由于不存在分子间的相互作用，也就没有分子间的势能，所以它的内能的确定就更简单了，完全由态函数——温度来确定。
根据能量按自由度均分原理，每一个分子的总的平均动能为去知T对于理想气体来说，其中每一个分子的内能就是去％T，那么l摩尔的理想气体的内能为E0=N0(iKT/2)=(i/2)RT，n摩尔的理想气体的内能为E=n(i/2)RT
④必须指出，在任何情况下系统总具有内能，而在某些情况下，系统可以没有机械能。
如在地面上的系统处于静止状态时，从宏观角度看，可以说系统无动能又无势能，其机械能等于零。然而组成该系统的分子，在任何情况下都在不停的运动，系统的内能永远不等于零，所以系统的内能不同于系统的机械能。
⑤还必须说明“内能”和有些书中所提到的“热能”间的关系，在热力学范围内，内能包括两部分，一部分是和分子的热运动相对应的动能E加另一部分是由分子之间的相互作用力所引起的分子势能刀。
在有些书中，把这前一部分物体内部分子热运动的动能EK叫做热能。这样，热能就成了内能的一部分。
内能的三个公式
E=3/2RT
E=5/2RT
E=7/2RT
E=3RT好像是用于固体
气体内能有三个部分组成：分子的线性运动，分子的旋转，分子的振动。
对于单原子气体，认为原子为质点时，不存在旋转和振动。所以是3/2RT
而对于双原子、多原子气体，要因温度而定。低温时，旋转和振动作用小，所以也约为3/2RT,随着温度的升高，旋转和振动作用逐渐增强，便逐渐变为5/2RT甚至7/2RT。
以双原子气体H2为例，100k以下，E约为3/2RT；100k-500k时，3/2RT
常温下（300k)，单、双、多原子气体分别接近于3/2RT,5/2RT,7/2RT。由于受温度印象较大，这些公式误差往往较大。
一般情况下理想气体内能公式 中的 ，，这里 i 不是分子的自由度数，但在温度不太高的情况下（分子可视为刚性分子），振动自由度 ，，此时内能公式中的 i 才是分子的自由度．
气体分子热运动能量的经典统计规律 能量均分定理 理想气体内能 真实气体内能
理想气体内能 (theorem of equipartition of energy)
内能定义：气体内能是指所有气体分子各种能量,及分子间相互作用势能的总和。
理想气体分子除碰撞瞬间外无相互作用，故无相互作用势能。所以理想气体的内能定义为： 平衡态下每个分子各种形式的动能和分子内部势能之和．
内能表达式:
一个分子的平均总能 w=ikt/2
1mol气体(含NA个分子)内能 E=N(A)ikt/2=iRT/2
M 克理想气体内能： E=viRT/2 (v为摩尔数)
一定量的理想气体，当系统选定后该理想气体的内能仅是温度(T)的函数，亦即气体的状态一定时(即T一定)，内能就为一定值。
当系统与外界发生能量交换从一个状态(T1)变化到另一状态(T2)时，内能总是改变一定的数值: ,即内能的变化仅仅由温度差决定，与状态变化经历的过程无关
。收起
