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热力学能量与质量、体积、温度有关，公式为pV=nRT。热力学能，以前很长一段时间叫内能，是系统中各种形式能量的总和。随着认识的深入，不断发现新的能量形式，但有一点是肯定的。任何系统的内能在一定状态下都是确定的，所以热力学能是状态函数。

热力学能，也称内能，是从微观角度看分子随机运动总能量的统计平均值。在没有外场的情况下，分子随机运动的能量包括分子的动能、分子间相互作用的势能和分子内部运动的能量。一个物体的内能不包括整个物体的动能及其在引力场中的势能。

物体的内能原则上应该包括所有微观粒子的动能、势能、化学能、电离能和原子核内的核能之和。但是在一般热力学状态变化的过程中，物质的分子结构、原子结构、核结构都不发生变化，所以这些能量变化是不能考虑的。但在热力学研究中涉及化学反应时，需要将化学能纳入内能。

符号U常用来表示内能，它有能量的量纲，国际单位是焦耳(J)[注：由于分子在不断做不规则运动，内能可以是0焦耳(J)(这种运动称为分子热运动)]

根据热力学第一定律，内能是状态函数。同时，内能是一个广泛的物理量，也就是说，两个部分的总内能等于各自内能之和。