Внутренняя энергия идеального газа

.

Первое начало термодинамики

,

где Q—теплота, сообщенная системе (газу); D U — изменение внутренней энергии системы; А — работа, совершенная системой против внешних сил.

Работа расширения газа:

в общем случае;

при изотермическом процессе;

при изобарическом процессе;

при изохорическом процессе;

при адиабатическом процессе,

где g =С_р/С_V— показатель адиабаты.

Уравнения Пуассона, связывающие параметры идеального газа при адиабатическом процессе:

,

, , .

Термический КПД цикла Карно

,

где Q₁ — теплота, полученная рабочим телом от теплоотдатчика (нагревателя); Q₂ — теплота, переданная рабочим телом теплоприемнику (холодильнику), T ₁ и T ₂ — термодинамические температуры теплоотдатчика и теплоприемника.

Изменение энтропии при переходе системы из состояния 1 в состояние 2 определяется формулой

,

где dQ — элементарное количество теплоты, полученное или переданное системе в каком-либо процессе, T — температура системы при этом процессе.

Средняя длина свободного пробега молекул газа

,

где < v > — средняя арифметическая скорость молекул, < z > — среднее число столкновений молекулы в единицу времени, d — эффективный диаметр молекулы, n — число молекул в единице объема (концентрация молекул).