Внутренняя энергия идеального газа определяется как сумма кинетических энергий молекул, поскольку в идеальных газах отсутствуют силы притяжения между молекулами, что делает потенциальную энергию взаимодействия равной нулю. Внутренняя энергия зависит только от температуры и массы газа, но не зависит от его объема или давления.
Формулы для внутренней энергии
- Одноатомный идеальный газ :
U=32nRTU=\frac{3}{2}nRTU=23nRT
где nnn — количество молей газа, RRR — универсальная газовая постоянная (8.314 Дж/(моль·К)), TTT — абсолютная температура в Кельвинах
- Для произвольной массы газа :
U=32mμRTU=\frac{3}{2}\frac{m}{\mu}RTU=23μmRT
где mmm — масса газа, μ\mu μ — молярная масса газа
Степени свободы
Внутренняя энергия также зависит от числа степеней свободы молекул:
- Одноатомный газ : 3 степени свободы (все поступательные).
- Двухатомный газ : 5 степеней свободы (3 поступательные и 2 вращательные).
- Многоатомный газ : 6 степеней свободы (3 поступательные и 3 вращательные) или более, если учитываются колебания
Таким образом, внутренняя энергия идеального газа однозначно определяется его температурой и изменяется с её изменением.
English (US)