2.2.2 Внутренняя энергия

Все структурные единицы вещества находятся в постоянном движении. Так как они имеют определенную скорость, это значит, что каждая молекула обладает кинетической энергией. Более того, они постоянно взаимодействуют друг с другом, или же находятся на некотором расстоянии друг от друга, поэтому каждая структурная единица вещества имеет и потенциальную энергию. Сумма этих двух энергий порождают новую энергию - внутреннюю.

Если обобщить все известные нам физические процессы, внутренняя энергия состоит из:

Напомним, что идеальный газ - это модель, в которой структурные единицы не взаимодействуют друг с другом. Поэтому можно сделать вывод, что внутренняя энергия данной модели не имеет потенциальную составляющую, а состоит только из кинетической энергии молекул.

Если умножить количество атомов идеального газа на кинетическую энергию каждого из них, то можно получить формулу для внутренней энергии:

Данная формула подходит только для одного моля одноатомного газа. Чтобы получить внутреннюю энергию иного количества вещества, формулу следует умножить на количество моль. Так же эта формула изменится в случае, если газ не одноатомный:

i - количество степеней свободы. Для одноатомного i = 3, двухатомного i = 5 и т.д.

Таким образом, можно сделать вывод, что внутренняя энергия тела зависит исключительно от его температуры.