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. Внутренняя энергия вещества - это сумма кинетической и потенциальной энергии его структурных единиц. Обобщив, скажем, что внутренняя энергия состоит из: кинетической энергии движения, потенциальной энергии частиц, энергии движения электронов по своим оболочкам, энергии, которую имеют структурные единицы ядра.

Напомним, что идеальный газ - это модель, в которой структурные единицы не взаимодействуют друг с другом. Поэтому можно сделать вывод, что внутренняя энергия идеального газа 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 одного моля одноатомного идеального газа:

. Итак, внутренняя энергия зависит только от температуры. Внутренняя энергия является функцией состояния системы и не зависит от предыстории. .

Чтобы получить внутреннюю энергию иного количества вещества, формулу следует умножить на количество моль. Так же эта формула изменится в случае, если газ не одноатомный: , где i – количество степеней свободы.