什么是内能热能化学能生物能机械能

内能是热力学系统的热运动能量。广义地说，内能是由系统内部状况决定的能量。热力学系统由大量分子、原子组成，储存在系统内部的能量是全部微观粒子各种能量的总和，即微观粒子的动能、势能、化学能、电离能、核能等等的总和。由于在系统经历的热力学过程中，物质的分子、原子、原子核的结构一般都不发生变化，即分子的内禀能量（原子间相互作用能、原子内的能量、核能）保持不变，可作为常量扣除。因此，系统的内能通常是指全部分子的动能以及分子间相互作用势能之和，前者包括分子平动、转动、振动的动能（以及分子内原子振动的势能），后者是所有可能的分子对之间相互作用势能的总和。内能是态函数。真实气体的内能是温度和体积的函数。理想气体的分子间无相互作用，其内能只是温度的函数。

热能，也称热量、能量，是生命的能源。人的每天劳务活动、体育运动、上课学习和从事其他一切活动，以及人体维持正常体温、各种生理活动都要消耗能量。这些能量来源于每天所吃的食物，但食物中并非所有营养素都能产生热能，只有碳水化合物、脂肪、蛋白质这三大营养素会产生热能。每克碳水化合物在体内氧化时产生的热能为16.74千焦耳（4千卡），脂肪每克为37.66千焦耳（9千卡），蛋白质每克为16.74千焦耳（4千卡）。热能的单位常指能使1升水升高1摄氏度所需的热量，相当于4.184千焦耳的热能。单位换算如下：1千卡=4.184千焦耳，1千焦耳=0.239千卡。热能的需要量指的是维持身体正常生理功能及日常活动所需的能量，如低于这个数量，将对身体产生不良影响。

化学能是一种很隐蔽的能量，它不能直接用来做功，只有在发生化学变化的时候才释放出来，变成热能或者其他形式的能量。像石油和煤的燃烧，炸药爆炸以及人吃的食物在体内发生化学变化时所放出的能量，都属于化学能。化学能是指化合物的能量，根据能量恒定律，这种能量的变化与反应中热能的变化是大小相等、符号相反，参加反应的化合物中各原子重新排列而产生新的化合物时，将导致化学能的变化，产生放热或吸热效应。

生物能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式，一种以生物质为载体的能量，它直接或间接地来源于植物的光合作用，在各种可再生能源中，生物质是独特的，它是贮存的太阳能，更是一种唯一可再生的碳源，可转化成常规的固态、液态和气态燃料。生物质所含能量的多少与品种、生长周期、繁殖与种植方法、收获方法、抗病抗灾性能、日照的时间与强度、环境的温度与湿度、雨量、土壤条件等密切相关。在太阳能直接转换的各种过程中，光合作用是效率最低的，光合作用的转化率约为0.5％-5％，据估计温带地区植物光合作用的转化率按全年平均计算约为太阳全部辐射能的0.5％-2.5％，整个生物圈的平均转化率可达3％-5％。生物质能潜力很大，世界上约有250000种生物，在提供理想的环境与条件下，光合作用的最高效率可达8～15%，一般情况下平均效率为0.5%左右。以生物质为载体的能量，生物界一切有生命的可以生长的有机物质，包括动植物和微生物。所有生物质都有一定的能量，而作为能源利用的主要是农林业的副产品及其加工残余物，也包括人畜粪便和有机废弃物。生物质能为人类提供了基本燃料。生物能具备下列优点：(1)提供低硫燃料，(2)提供廉价能源（于某些条件下），(3)将有机物转化成燃料可减少环境公害（例如，垃圾燃料），(4)与其他非传统性能源相比较，技术上的难题较少。至于其缺点有：(1)植物仅能将极少量的太阳能转化成有机物，(2)单位土地面的有机物能量偏低，(3)缺乏适合种植植物的土地，(4)有机物的水分偏多（50%～95%）。

机械能是动能与势能的总和，势能分为重力势能和弹性势能。决定动能的是质量与速度，决定重力势能的是高度和质量，决定弹性势能的是劲度系数与形变量。动能与势能可相互转化。

机械能只是动能与势能的和。机械能是表示物体运动状态与高度的物理量。机械能守恒指：物体动能与势能的变化量相等，也就是动能的增加与减少等于势能的减少与增加。

动能是风吹着帆船航行，空气对帆船做了功；急流的河水把石头冲走，水对石头做了功；运动着的钢球打在木块上，把木块推走，钢球对木块做了功。流动的空气和水，运动的钢球，它们能够做功，它们都具有能量。空气、水、钢球是由于运动而能够做功的，它们具有的能量叫做动能。一切运动的物体都具有动能。

势能是人们在打桩时，先把重锤高高举起，重锤落下就能把木桩打入地里（图1—2）。重锤是由于被举高而能够做功的，举高的物体具有的能量叫重力势能。物体的质量越大，举得越高，它具有的重力势能就越大。

射箭运动员把弓拉弯，放手后被拉弯的弓能把箭射出去（图1—3）。被压缩的弹簧在放松后能把压在上面的砝码举起（图1—4）。弓和弹簧都是由于发生弹性形变而能够做功的，发生弹性形变的物体具有的能量叫弹性势能。物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大。

机械能 动能和势能统称为机械能。一个物体可以既有动能，又有势能，例如，飞行中的飞机因为它在运动而具有动能，又因为它在高处而具有重力势能，把这两种能量加在一起，就得到它的总机械能。机械能是最常见的一种形式的能量。