A、温度升高，分子热运动的平均动能增加，但不是每个分子的动能均增加，故A错误；

B、热力学有第一定律和第二定律，第一定律反映了热学现象的能量守恒的特性，第二定律反映了热学现象的方向性，故B错误；

C、分子间同时存在引力和斥力，都随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大，但分子斥力变化更快；当分子间距小于平衡距离时，合力随着分子间距的减小而增加；当分子间距大于平衡距离时，合力随着分子间距的增加而先增加后减小；故C错误；

D、温度升高，分子的热运动的平均动能增加，但分子势能可能减小，故内能不一定增加，故D正确；

故选D．