Внутренняя энергия идеального газа определяется как сумма кинетических энергий молекул, и ее величина зависит от нескольких факторов.
Основные зависимости внутренней энергии идеального газа
- Температура : Внутренняя энергия идеального газа пропорциональна его абсолютной температуре. Для одноатомного газа это выражается формулой:
U=32nRTU=\frac{3}{2}nRTU=23nRT
где UUU — внутренняя энергия, nnn — количество вещества в молях, RRR — универсальная газовая постоянная, а TTT — абсолютная температура
- Масса : Внутренняя энергия также зависит от массы газа. Для газа с известной массой mmm и молярной массой $$M} можно выразить внутреннюю энергию как:
U=32mMRTU=\frac{3}{2}\frac{m}{M}RTU=23MmRT
Это показывает, что увеличение массы при постоянной температуре приводит к увеличению внутренней энергии
- Степени свободы : Для многоатомных газов внутренняя энергия зависит от числа степеней свободы молекул. Например, двухатомные молекулы имеют дополнительные вращательные степени свободы, что увеличивает их внутреннюю энергию по сравнению с одноатомными
Независимость от объема и давления
Внутренняя энергия идеального газа не зависит от объема и давления. Это связано с тем, что в идеальных газах отсутствуют силы взаимодействия между молекулами, и потенциальная энергия взаимодействия равна нулю
. Таким образом, изменение объема или давления при постоянной температуре не влияет на внутреннюю энергию.
Заключение
Внутренняя энергия идеального газа определяется в основном его температурой и массой, а также числом степеней свободы молекул. При этом она остается неизменной независимо от изменений объема и давления.
English (US)