内能

系统属性注意：共轭变量以斜体显示

材料特性

• 属性数据库

可压缩性 β = − {\displaystyle \beta =-}
热膨胀 α = {\displaystyle \alpha =}

方程式

• 卡诺定理
• 克劳修斯定理
• 基本关系
• 理想气体定律

• 麦克斯韦关系
• Onsager 互惠关系
• 布里奇曼方程
• 热力学方程表

潜力

• 自由能
• 自由熵

• 内能 U ( S , V ) {\displaystyle U(S,V)}
• 焓 H ( S , p ) = U + p V {\displaystyle H(S,p)=U+pV}
• 亥姆霍兹自由能 A ( T , V ) = U − T S {\displaystyle A(T,V)=U-TS}
• 吉布斯自由能 G ( T , p ) = H − T S {\displaystyle G(T,p)=H-TS}

热力学系统的内能是其中包含的总能量。 它是在给定内部状态下创建或准备系统所必需的能量，包括势能和内部动能的贡献。 它记录了由于系统内部状态的变化而导致的系统能量的得失。 它不包括整个系统的运动动能，或来自周围力场的任何外部能量。 孤立系统的内能是恒定的，表现为能量守恒定律，是热力学xxx定律的基础。 内能是广延性质。

内能不能直接测量，了解其所有组成部分的知识很少有趣，例如其组成物质的静态静止质量能量。 热力学主要只关心内能的变化，而不关心它的xxx值。 相反，通常定义一个参考状态，并测量热力学过程从该状态开始的任何变化。 改变内能的过程是物质的转移，或者是热能的转移，或者是热力学功。 这些过程是通过系统特性的变化来衡量的，例如温度、熵、体积和摩尔结构。 当不可渗透的容器壁阻止了物质的转移时，系统被称为封闭的。 如果容纳壁既不通过物质也不通过能量，则称系统是孤立的，其内部能量不会改变。

内能仅取决于系统的状态，而不取决于从能量传入或传出系统的许多可能过程中的特定选择。 它是一种热力学势能。 在微观上，内能可以根据系统粒子的平移、旋转和振动产生的微观运动的动能以及与微观力相关的势能（包括化学键）来分析。

国际单位制 (SI) 中的能量单位是焦耳 (J)。 相对于质量的内能，单位为J/kg，即为比内能。 单位为J/mol的物质的量所对应的量就是摩尔内能。

系统的内能取决于它的熵 S、体积 V 和大质量粒子的数量：U(S,V,{Nj})。 它以能量表示形式表达系统的热力学。 作为状态的函数，它的参数完全是状态的广义变量。

除了内能之外，热力学系统状态的另一个基本函数是它的熵，作为函数 S(U,V,{Nj})，是相同的广泛状态变量列表，除了熵 S , 在列表中被内部能量 U 替换。它表示熵表示。

每个基数函数都是其每个自然变量或规范变量的单调函数。 每个都提供其特征或基本方程，例如 U = U(S,V,{Nj})，它本身包含有关系统的所有热力学信息。