[科普中国]-比内能

预备知识

内能是指由物质系统内部状态所决定的能量，用符号U表示，它包括内动能和内位能。

内动能内动能是指工质内部粒子热运动的能量，它包括分子的移动动能、转动动能和分子内部振动动能，根据气体分子运动论，内能越大，温度越高，所以内能是温度的函数。

内位能分子间由于相互作用力的存在而具有的位能称为内位能，它的大小与分子间的平均距离有关，即与工质的比容有关。

内能U决定于它的温度和比容，即。它是一个状态参数，当系统状态发生变化时，内能的变化量完全取决于过程始点和终点的状态，而与中间所经历的过程路线无关。在国际单位制中，内能的单位为焦耳（J）或千焦（kJ），米制为千卡（kcal）。1

定义比内能，又名质量内能、质量热力学能、比热力学能，是用于表示燃料所能产生的热量，指内能U与质量m之比，符号为u，有u=U/m，其单位为焦/千克。

比焓在热力工程计算中，流体的内能和推动功总是同时出现的，这两项的和称为焓，用I表示，单位为焦耳（J）。对于单位质量物质所具有的焓，则称为比焓，用i表示，单位为J/kg。2

表达式由上面表达式可知：比焓i是u、P、v三个状态参数的复合体，因此比焓i也是气体状态参数。2

意义比焓概念的引进，使热力计算大大简化了。当物体的热力学温度为0 K（即-273.16℃）时，则物质的焓为零，又因为根据热力学第三定律可知，人们采用各种技术方法只能接近-273.16℃，而不能达到这个温度，那么焓为零的状态则无法测出，所以工质焓的绝对值也不能用仪表测量，它只是从数学演算中定义的一个物理量。在工程中对工质比焓的绝对值测定也不必要，需要的是从某一状态变到另一状态时，物质的比焓发生了多少变化，即需要其相对值。因此人们便可以人为定某状态的比焓为定值，再把其他状态时的比焓与之比较就可以了。例如习惯上把温度为0℃时液态制冷剂的比焓定为500 kJ/kg（也有定为200 kJ/kg）；把0℃时干空气的比焓定为0 kJ/kg（干空气）。2

换算关系比能、比内能、比焓的换算关系如下：

（1）名称：尔格每克；符号：erg/g；换算关系：；

（2）名称：尔格每千克；符号：erg/kg；换算关系：；

（3）名称：千卡每千克；符号：kcal/kg；换算关系：；

（4）名称：热化学千卡每千克；符号：kcalth/kg；换算关系：；

（5）名称：15℃千卡每千克；符号：kcal15/kg；换算关系：。