內能(運動物體結構電磁場)

任何物體都是由電子，質子和中子所組成。其中電子帶單位負電荷，而質子和中子又都是由帶有電荷的夸克所組成。當物體運動時，其結構中的每一個電子，質子和中子也隨之運動，從而導致物體內部帶電的電子和夸克產生磁場和感應電場。在物體運動的過程中，與運動速度相關的能量是該物體的動能，而與內部磁場和感應電場相關的能量是該物體的內能。

基本介紹

• 中文名：內能
• 外文名：Internal energy

產生原因

一個靜止的電子因其所具有的靜止質量和單位負電荷而產生引力和負電場力，而一個運動的電子除了產生原有的引力和電場力之外，還因體內所增加的磁能而產生磁場力。一個運動的質子會因結構中兩個u夸克（帶2/3單位電荷）和一個d夸克（帶-1/3單位電荷）的運動而增加磁能並產生磁場。同理，一個運動的中子會因其結構中兩個d夸克和一個u夸克的運動而使對外顯示電中性的中子增加磁能並產生磁場。由於中子內部結構中三個夸克的電場力被完全相互抵消，因此由這三個夸克所產生的磁場力也處於相互抵消的平衡狀態。

原子是由圍繞原子核運動的電子所組成的，而原子核又是由質子和中子所組成的，因此原子的最終組成成分是攜帶電荷的電子和夸克。一個原子的運動必然導致其中的電子和夸克的運動，因此也必然導致這些電子和夸克增加磁場。由電磁學和電動力學理論可知，只有進行勻速直線運動的帶電體產生磁場，而變速或變向運動的帶電體產生磁場和感應電場。由於原子中的電子和夸克相對於該原子有相對運動，因此運動原子中的電子和夸克產生磁場和感應電場。

原子組成分子，原子和分子組成物質，因此，任何運動物體內的每一個電子和夸克都產生各自的磁場和感應電場，這些磁場和感應電場的總合就是運動物體的內能。

能量來源

由能量守恆原理所決定，無論是運動物體所增加的動能，還是其所增加的內能，都來源於使物體由靜到動的外力能量。當某一外力對物體進行加速的同時，還必須給物體結構中的每一個電子和夸克提供相應的磁場能量和感應電場能量。由此可見，加速外力的實際消耗被用於兩個不同的方面：其一是如經典物理所描述的增加物體的動能，其二是如電動力學所描述的增加帶電粒子的磁場和感應電場。

物理效應

內能的物理表現是按電動力學的規律使運動物體內的所有帶電粒子都增加磁場和感應電場，但其物理效應卻是使運動物體的運動規律滿足狹義相對論的運動規律。在經典物理的研究範圍內，運動物體內能的物理效應微乎其微，因此牛頓力學成立。但在高能和高速的物理條件下，運動物體的內能不容忽視，則狹義相對論力學能夠得到更精確的結果。