Внутренняя энергия идеального газа

Рассмотрим внутреннюю энергию идеального газа. В модели идеального газа мы не рассматриваем строение атомов и молекул. Мы так же не учитываем взаимодействие молекул на расстоянии. Поэтому внутренняя энергия идеального газа будет определяться только кинетической энергией молекул.

Средняя энергия теплового движения молекул идеального газа дается формулой:

Это выражение справедливо для молекул-точек, способных совершать только поступательное движение. Такое представление о газе может считаться справедливым для одноатомных газов. Если же молекула газа содержит не один, а больше атомов, то она может совершать и другие виды движения — вращательное и колебательное, с которыми тоже связана некоторая энергия.

Ограничимся, однако, пока случаем только одноатомных газов и напишем выражение для энергии всех молекул данной массы газа. Если газ содержит N молекул, то их общая энергия U равна

. (74)

Для одного моля газа это выражение примет вид:

. (75)

Формула (75) определяет значение внутренней энергии идеального одноатомного газа. Как видим, внутренняя энергия данной массы идеального газа зависит только от температуры и не зависит ни от давления, ни от объема газа. (Для неидеальных газов это неверно.)