內(nèi)能(internal energy)是物體或若干物體構(gòu)成的系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱系統(tǒng)）內(nèi)部一切微觀粒子的一切運(yùn)動(dòng)形式所具有的能量總和。內(nèi)能常用符號(hào)U表示，內(nèi)能具有能量的量綱，國(guó)際單位是焦耳（J）。根據(jù)熱力學(xué)第一定律，內(nèi)能是一個(gè)狀態(tài)函數(shù)。同時(shí)，內(nèi)能是一個(gè)廣延物理量，即是說(shuō)兩個(gè)部分的總內(nèi)能等于它們各自的內(nèi)能之和。內(nèi)能通常指熱力學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成物體的所有分子，其熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和。
內(nèi)能（Internal energy )熱力學(xué)系統(tǒng)的熱運(yùn)動(dòng)能量。廣義地說(shuō)，內(nèi)能是由系統(tǒng)內(nèi)部狀況決定的能量。熱力學(xué)系統(tǒng)由大量分子、原子組成，儲(chǔ)存在系統(tǒng)內(nèi)部的能量是全部微觀粒子各種能量的總和，即微觀粒子的動(dòng)能、勢(shì)能、化學(xué)能、電離能、核能等等的總和 。由于在系統(tǒng)經(jīng)歷的熱力學(xué)過(guò)程中，物質(zhì)的分子、原子、原子核的結(jié)構(gòu)一般都不發(fā)生變化，即分子的內(nèi)稟能量（原子間相互作用能、原子內(nèi)的能量、核能）保持不變，可作為常量扣除。因此，系統(tǒng)的內(nèi)能通常是指全部分子的動(dòng)能以及分子間相互作用勢(shì)能之和，前者包括分子平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、振動(dòng)的動(dòng)能（以及分子內(nèi)原子振動(dòng)的勢(shì)能），后者是所有可能的分子對(duì)之間相互作用勢(shì)能的總和。內(nèi)能是態(tài)函數(shù)。真實(shí)氣體的內(nèi)能是溫度和體積的函數(shù)。理想氣體的分子間無(wú)相互作用，其內(nèi)能只是溫度的函數(shù)。
通過(guò)作功、傳熱，系統(tǒng)與外界交換能量，內(nèi)能改變，其間的關(guān)系由熱力學(xué)第一定律給出。
微觀解釋 從微觀上說(shuō)，系統(tǒng)內(nèi)能是構(gòu)成系統(tǒng)的所有分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)動(dòng)能、分子間相互作用勢(shì)能、分子內(nèi)部以及原子核內(nèi)部各種形式能量的總和。后面兩項(xiàng)在大多物理過(guò)程中不變，因此一般只需要考慮前兩項(xiàng)，二者的總和就是通常所指的內(nèi)能。但在涉及電子的激發(fā)、電離的物理過(guò)程中或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)分子內(nèi)部（不包括原子核內(nèi)部）的能量將大幅變化，此時(shí)內(nèi)能中必須考慮分子內(nèi)部的能量。核內(nèi)部能量?jī)H在核物理過(guò)程中才會(huì)變化，因此絕大多數(shù)情形下，都不需要考慮這一部分的能量。內(nèi)能的絕對(duì)量（主要是其中的核內(nèi)部能量部分）還不完全清楚，但不影響解決一般問(wèn)題，對(duì)于內(nèi)能我們常常關(guān)心的是其變化量。
拋開(kāi)物質(zhì)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，從宏觀上說(shuō)，內(nèi)能是與系統(tǒng)在絕熱條件下做功量相聯(lián)系的，描述系統(tǒng)本身能量的一種狀態(tài)函數(shù)。內(nèi)能的宏觀定義式為：ΔU=Wa，其中ΔU為內(nèi)能的變化量，Wa為絕熱過(guò)程外界對(duì)系統(tǒng)的做功量。在宏觀定義中，內(nèi)能是一個(gè)相對(duì)量。
內(nèi)能是物體、系統(tǒng)的一種固有屬性，即一切物體或系統(tǒng)都具有內(nèi)能，不依賴于外界是否存在、外界是否對(duì)系統(tǒng)有影響。
內(nèi)能是一種廣延量（或容量性質(zhì)），即其它因素不變時(shí)，內(nèi)能的大小與物質(zhì)的數(shù)量（物質(zhì)的量或質(zhì)量）成正比。
內(nèi)能是系統(tǒng)的一種狀態(tài)函數(shù)（簡(jiǎn)稱態(tài)函數(shù)），即內(nèi)能可以表達(dá)為系統(tǒng)的某些狀態(tài)參量（例如壓強(qiáng)、體積等）的某種特定的函數(shù)，函數(shù)的具體形式取決于具體的物質(zhì)系統(tǒng)（具體地說(shuō)，取決于物態(tài)方程）。當(dāng)系統(tǒng)處于某一平衡態(tài)時(shí)，系統(tǒng)的一切狀態(tài)參量將取得定值，內(nèi)能作為這些狀態(tài)參量的特定函數(shù)也將取得定值（盡管還不清楚它的絕對(duì)數(shù)值是多少）。
對(duì)于一定量物質(zhì)構(gòu)成的系統(tǒng)，通過(guò)做功、熱傳遞與外界交換能量，引起系統(tǒng)狀態(tài)變化，而導(dǎo)致內(nèi)能改變，其間的關(guān)系由熱力學(xué)第一定律給出。對(duì)于不存在宏觀動(dòng)能變化的系統(tǒng)，ΔU=W+Q，其中ΔU為內(nèi)能的變化量，W為外界對(duì)系統(tǒng)的做功量，Q為系統(tǒng)（從外界）的吸熱量。該式稱為熱力學(xué)第一定律的常用表達(dá)式內(nèi)能的概念建立在焦耳等人大量精密的熱功當(dāng)量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上。能量和內(nèi)能概念的建立標(biāo)志著能量轉(zhuǎn)化與守恒定律（即熱力學(xué)第一定律）的真正確立。
正如重力對(duì)一定質(zhì)量物體做功的大小與物體下降的路徑無(wú)關(guān)，僅與物體下降前后的垂直位置有關(guān)，焦耳的實(shí)驗(yàn)證明系統(tǒng)在絕熱條件下的做功量與系統(tǒng)經(jīng)歷的具體過(guò)程無(wú)關(guān)，僅與系統(tǒng)做功前后的狀態(tài)有關(guān)。從前一現(xiàn)象人們提出了重力勢(shì)能的概念，將過(guò)程量功表達(dá)為僅取決于高度的勢(shì)能函數(shù)在不同高度的函數(shù)值之差。類似可以定義一個(gè)僅取決于系統(tǒng)狀態(tài)的函數(shù)，將過(guò)程量絕熱功表為該函數(shù)在不同狀態(tài)的函數(shù)值之差。這個(gè)被定義的函數(shù)，就稱為內(nèi)能。
當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生某一變化，從原先的平衡態(tài)過(guò)渡到另一個(gè)新的平衡態(tài)時(shí)，內(nèi)能的變化量?jī)H取決于變化前后的系統(tǒng)狀態(tài)，而與這個(gè)變化是如何發(fā)生的（例如變化的快慢）以及變化經(jīng)歷了怎樣曲折的過(guò)程（例如是經(jīng)歷一個(gè)等溫過(guò)程、等壓過(guò)程還是一個(gè)任意過(guò)程）完全無(wú)關(guān)。內(nèi)能的這一性質(zhì)和功、熱量有著本質(zhì)的區(qū)別。
功和熱量都是系統(tǒng)與外界之間交換的能量，或者說(shuō)系統(tǒng)（從外界）吸收或放出（給外界）的能量。一旦系統(tǒng)對(duì)外界做了功或傳了熱，這部分能量就不再是系統(tǒng)的能量（即不再是系統(tǒng)內(nèi)能的一部分），而是變成外界物體的能量（構(gòu)成外界物體內(nèi)能或動(dòng)能的一部分）。系統(tǒng)只存在或含有內(nèi)能（內(nèi)能的存在不依賴于外界），不存在熱量或功（離開(kāi)外界和系統(tǒng)的相互作用，談不上熱量和功）。僅當(dāng)系統(tǒng)在外界（外力或溫差）的作用下，系統(tǒng)內(nèi)能中的一部分以功或熱量這兩種能量形式傳給外界（或反之）。功和熱量的大小，不僅取決于系統(tǒng)變化前后的狀態(tài)，還取決于變化的每一細(xì)節(jié)過(guò)程。
【注】對(duì)于宏觀動(dòng)能發(fā)生變化的系統(tǒng)，熱力學(xué)第一定律的普遍表達(dá)式是：ΔEk+ΔU=W+Q，其中ΔEk為系統(tǒng)的（宏觀）動(dòng)能的變化量。
包括分子的平動(dòng)能、轉(zhuǎn)動(dòng)能和振動(dòng)動(dòng)能（分子的振動(dòng)同時(shí)具有振動(dòng)勢(shì)能，一般將振動(dòng)動(dòng)能和振動(dòng)勢(shì)能統(tǒng)稱為振動(dòng)能）。
分子間的相互作用勢(shì)能
該種勢(shì)能來(lái)源于分子間的引力和斥力。分子間力又稱范德華力，廣義的分子
固有偶極和誘導(dǎo)偶極
間力還包括氫鍵力等分子間特殊作用力。分子間力本質(zhì)上都是電磁力，其大小、正負(fù)（即表現(xiàn)為引力還是斥力）由分子的偶極矩和分子間的距離所決定。由于電子的運(yùn)動(dòng)是隨機(jī)的，因此分子的偶極矩的大小和方向也是隨機(jī)的，從而分子間引力和斥力同時(shí)存在并不斷變化（化學(xué)鍵力本質(zhì)上也是電磁力，但存在于分子內(nèi)部，并且大小比分子間力大1-2個(gè)數(shù)量級(jí)）。
分子間力與分子間距的關(guān)系：一般而言，分子相距較遠(yuǎn)時(shí)分子間主要表現(xiàn)為引力，隨著分子的相互接近引力增大。進(jìn)一步接近時(shí)，斥力的作用開(kāi)始表現(xiàn)出來(lái)，表現(xiàn)為凈的引力變小，并逐漸減小為零。繼續(xù)接近時(shí)，斥力急劇上升（引力同時(shí)也上升但上升的慢一些），分子間力表現(xiàn)為凈的斥力。當(dāng)分子繼續(xù)相互接近時(shí)，巨大的斥力將使二者的動(dòng)能消耗殆盡，全部轉(zhuǎn)為分子間的相互作用勢(shì)能，失去動(dòng)能的分子在強(qiáng)大的斥力作用下彼此遠(yuǎn)離（分子間勢(shì)能又轉(zhuǎn)為分子動(dòng)能），這一過(guò)程就是平常說(shuō)的分子相互碰撞過(guò)程。
分子間力與偶極矩的關(guān)系：極性分子具有固有偶極矩（即平均而言，分子的正負(fù)電荷中心不重合），固有偶極間的相互作用力稱為定向力，故極性分子間的作用力包括定向力部分。極性分子和非極性分子間沒(méi)有固有偶極的相互作用，故二者間不存在定向力。但非極性分子在極性分子的電場(chǎng)作用下，會(huì)發(fā)生所謂的誘導(dǎo)偶極，即原來(lái)分子的正負(fù)電荷中心平均而言是重合的。固有偶極和誘導(dǎo)偶極間的相互作用力稱為誘導(dǎo)力。極性分子間也存在著這種誘導(dǎo)，并且是相互誘導(dǎo)，因此極性分子間除了定向力還存在誘導(dǎo)力。那么非極性分子之間有沒(méi)有靜電力呢？當(dāng)然有。雖然平均而言非極性分子的正負(fù)電荷中心重合，但在任一瞬間它們都是不完全重合的（完全重合的概率趨于零），因此非極性分子間存在著這種瞬間偶極的相互作用，這種作用力稱為色散力。很明顯，色散力存在于任何分子之間。這三種力的相對(duì)大小隨分子結(jié)構(gòu)而定，一般而言誘導(dǎo)力相對(duì)較小。
分子（包括一般所指的分子、原子和離子，見(jiàn)前文注）內(nèi)部的能量主要取決于電子的能量和核內(nèi)部的能量。核內(nèi)部的能量?jī)H在核物理過(guò)程中發(fā)生變化，因此在其它一切情形時(shí)，都可以認(rèn)為分子內(nèi)部的能量主要就是電子的能量。更準(zhǔn)確地說(shuō)包括了電子的動(dòng)能，電子和核的引力勢(shì)能，電子和電子間的斥力勢(shì)能（單電子原子、離子或分子不存在該能），核與核間的斥力勢(shì)能（不存在化學(xué)鍵的孤立原子不存在該能）。一般來(lái)說(shuō)電子和核的引力勢(shì)能占主導(dǎo)地位，這樣才能形成穩(wěn)定的分子或原子。
（1）做功可以改變物體的內(nèi)能。（如鉆木取火）
（2）熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能。（如放置冰塊使物體降溫）
熱傳遞的三種形式：熱傳導(dǎo)，熱對(duì)流（一般見(jiàn)于氣體和液體）以及熱輻射，熱傳遞的條件是物體間必須有溫度差。性質(zhì)
做功和熱傳遞在改變內(nèi)能的效果上是等效的。做功使其他形式的能如機(jī)械能等轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；熱傳遞使物體間的內(nèi)能發(fā)生轉(zhuǎn)移。
分為狹義內(nèi)能和廣義內(nèi)能。
狹義內(nèi)能在一般的物理問(wèn)題中（不涉及電子的激發(fā)電離，化學(xué)反應(yīng)和核反應(yīng)），內(nèi)能中僅分子動(dòng)能和勢(shì)能兩部分會(huì)發(fā)生改變，此時(shí)我們只關(guān)心這兩部分，而將這兩部分之和定義為內(nèi)能。這是一種簡(jiǎn)化的定義，即狹義內(nèi)能。在涉及電子的激發(fā)電離，化學(xué)反應(yīng)和核反應(yīng)時(shí)，為不引起誤解狹義內(nèi)能應(yīng)嚴(yán)格稱為熱力學(xué)能（以前稱為熱能，熱能這一概念在一些工程領(lǐng)域內(nèi)仍廣泛使用）。
廣義內(nèi)能在不涉及核反應(yīng)的物理過(guò)程或化學(xué)過(guò)程中，原子核內(nèi)部的能量不會(huì)改變，此時(shí)可以將內(nèi)能定義為熱力學(xué)能與電子能之和。
最廣義的內(nèi)能就是物體或系統(tǒng)內(nèi)部一切微觀粒子的一切運(yùn)動(dòng)形式所具有的能量總和。即熱力學(xué)能、電子能與原子核內(nèi)部能量之和。
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