Внутренняя энергия идеального газа

Энергия тела складывается из энергии его движения как целого и внутренней анергии. Во внутреннюю энергию входят ки­нематические энергии частиц тела, потенциальная энергия взаи­модействия. Для идеального газа потенциальная энергия взаимо­действия молекул мала, потому внутренняя энергия равна сумме кинетических энергий отдельных молекул: .

Для одноатомного газа (молекулы состоят из одного атома, например, инертные газы) кинетическая энергия молекул совпа­дает с энергией их поступательного движения, которая равна . В силу хаотичности движения и равноправия трех нап­равлений в пространстве , поэтому энергия поступательного движения, приходящаяся на одно из возможных перемещений или, как говорят, на одну степень свободы , равна . Таким образом, для одноатомных молекул и (9.1)

Двухатомные молекулы ( и т.д.) кроме поступательно­го движения могут совершать и вращательное движение вокруг двух осей (y,z) (Рис. 9.1). Поэтому для них . Одним из основных положений МКТ служит утверждение, что на любую сте­пень свободы приходится энергия . Поэтому (9.1) справедлива и в этом случае. Для трехатомной молекулы () и более сложных () , так как молекула может вращаться вокруг трёх осей (Рис. 9.2). Итак, с учетом сказанного, кинетическая энергия молекул в газе равна , а для всего газа из молекул внутренняя его энергия будет:

(9.2)