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内能的大小究竟跟什么有关

索杨军

2008年10月30日

什么是内能？是一个比较简单的问题，有一个比较统一的说法。而内能的大小跟什么有

关？是一个比较复杂的问题，众说纷纭，各持己见，各类教辅说法不一，各个教师讲法也不

一，有的不够科学严谨，有的甚至荒谬错误。因此很有必要进行探讨，加以澄清。

完整准确地掌握内能的定义

顾名思义，内能就是指物体内部的能量，即静止能量，又简称静能。按照爱因斯坦的相

对论：

内＝

其中，m0是物体的静质量，c是光在真空中的速度。

按照上述定义，内能包括有：①分子热运动的动能；②分子间相互作用的势能；③原子

间结合在一起的化学能；④原子内使原子核和电子结合在一起的电磁能；⑤原子核内质子、

中子的结合能，即核能。等等。由于c2非常大，所以即使静质量很小，内能还是很大的。

物体除了内能之外，其余就只有外能了，即动能。按照相对论，物体的总能量为：

=

其中，m是物体的动质量，根据相对论的质速关系，有：

=

√−

于是物体的动能为：

=−

动内

=−

=(−)

=−

(√−)

1

−

=((−)−)

∙∙∙∙∙∙

=(+∙+∙∙+∙∙∙+⋯)注：幂级数展开式

=++++⋯

因在低速运动时，v远远地小于c，故在第一项之后，各项都可以略去，取其一级近似值：

动≈

将能量划分为内能和外能，即静能和动能两大类，高度简洁又非常完美，是一种全新的

划分方法，是相对论的杰出成果。

由于在一般的热学过程中，原子内部、原子核内部的能量不发生改变，且热学过程所涉

及的只是内能的改变量而不是内能本身，所以这些能量不予考虑，这就有了一个狭义内能的

定义：内能是物体内所有分子动能与分子势能的总和。下面的文章如没有特殊说明，内能指

的是狭义内能。

狭义内能包括两个方面：

一、分子动能。是一种笼统的通俗叫法，是微观的无规则热运动的动能，不是宏观的机

械运动的动能，包括三部分。①分子的平动动能；②分子的转动动能