Внутренняя энергия идеального газа

Внутренняя энергия идеального газа — внутренняя энергия, приписываемая идеальному газу.

Внутрення энергия включает кинетическую энергию теплового движения частиц и потенциальную энергию их взаимодействия.

Для идеального газа внутренняя энергия равна кинетической энергии молекул, потому что потенциальная энергия взаимодействия равна нулю.

Термодинамическая система

Теория тепловых процессов, в которой не учитывается молекулярное строение тел, называется термодинамикой. Одно из исходных понятий теории — термодинамическая система. Это совокупность взаимодействующих тел, которые обмениваются энергией и веществом.

Важная характеристика такой системы — внутренняя энергия. Это энергия, которая зависит от внутреннего строения тел. Она включает кинетическую энергию теплового движения частиц и потенциальную энергию их взаимодействия.

Для идеального газа внутренняя энергия равна кинетической энергии молекул, потому что потенциальная энергия взаимодействия равна нулю.

Если проводить вычисления внутренней энергии одноатомного идеального газа, например гелия или неона, то средняя кинетическая энергия одной молекулы газа равна:

$E_{k}={\frac {3}{2}}kT$

где $k$ — постоянная Больцмана; $T$ — абсолютная температура.

Формула внутренней энергии идеального газа

Внутренняя энергия идеального газа прямо пропорциональна его абсолютной температуре. От объема газа она не зависит. Внутренняя энергия газа представляет собой среднюю кинетическую энергию всех его атомов.

Если центр масс газа движется со скоростью v₀, то полная энергия газа равна сумме механической (кинетической) энергии ${\frac {mv_{0}^{2}}{2}}$ и внутренней энергии U:

$E={\frac {mv_{0}^{2}}{2}}+{\frac {3}{2}}{\frac {m}{M}}RT$

Литература

• Федотов П. В., Кочетков А. В. Молекулярная кинетически-потенциальная модель идеального газа // Вестник евразийской науки. 2017.
• Федотов П. В., Кочетков А. В. Необходимые дополнения к теории реальных газов // Вестник евразийской науки. 2016.

Одним из источников этой статьи является статья в википроекте «Рувики» («Багопедия», «ruwiki.ru») под названием «Внутренняя энергия идеального газа», находящаяся по адресу: «https://ru.ruwiki.ru/wiki/Внутренняя_энергия_идеального_газа» Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий. Всем участникам Рувики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?»