热物理学

内能及其变化

内能是系统的微观能量；热传递或外界对系统做功都会使其变化。

气体既可因吸热升温，也可因受压缩升温。两种能量传递机制不同，但都能改变其微观能量。

热和功是能量传递方式

热量 $Q$ 和功 $W$ 不是储存在系统状态中的属性，而是过程期间穿过系统边界的能量。内能 $U$ 是状态函数，因此 $\\Delta U$ 只取决于初、末状态。

快速测验

内能是系统内部的微观能量，包括热运动和粒子间相互作用，但不包括整个物体整体运动的能量。因此，即使没有热量穿过容器壁，搅拌水也能增加其内能；把热物体放在冷物体旁边则通过热传递改变内能。对单原子理想气体，内能只取决于温度，满足 U=rac32nRT；这是模型结论，并非适用于所有物质的公式。内能是状态函数，其变化只取决于初态和末态，与过程路径无关。相反，热和功描述能量在过程中穿过系统边界的方式，并非物体内部储存的能量。计算时要明确系统边界，并区分进入系统的热与环境对系统做的功。

气体吸收 200 J 热量且环境对其做 50 J 功时，按约定 $\Delta U=Q+W_{on}$，内能增加 250 J。连接相同初态和末态的另一条路径可能有不同的热量与功，但内能变化仍相同。