Внутренняя энергия идеального газа
Опубликовано: 27.08.2018
Если идеальный газ одноатомный, то кинетическая энергия обусловлена только поступательным движением молекулы, и ее средняя кинетическая энергия связана с температурой соотношением:
\(E_0 = \frac 3 2 kT\)
Для газа массой m, в котором содержится N молекул, внутреннюю энергию U можно выразить следующим образом:
\(U = E_0 N = \frac 3 2 \frac m M R T \)
R = 8, 310 Дж/К*моль — универсальная газовая постоянная, Т — температура.
Следовательно, внутренняя энергия идеального газа однозначно определяется его температурой . Изменение температуры газа приводит к изменению его внутренней энергии. Для многоатомного идеального газа выражение для внутренней энергии будет зависеть от числа атомов в молекуле. Следует учитывать кинетическую энергию не только поступательного движния молекул, но вращательного движения молекул, а в некоторых случаях и энергию колебания атомов в молекуле друг относительно друга. Учесть этот вид энергии помогает закон равнораспределения энергии по степеням свободы . Этот закон можно считать обобщением энергетического определения температуры. Он утверждает, что на каждую степень свободы молекулы приходится в среднем энергия \(\frac 1 2 kT\) (в расчете на одну молекулу). То есть независимо от числа степеней свободы молекул три степени всегда поступательные и ни одна из них не имеет преимущества перед другими.Число степеней свободы — число независмых переменных, полностью определяющих положение системы в пространстве.
Физика . Внутренняя энергия молекул идеального газа. МКТ
| Газ | Число степеней свободы | ||
| поступательных | вращательных | всего | |
| Одноатомный | 3 | — | 3 |
| Двухатомный | 3 | 2 | 5 |
| Многоатомный | 3 | 3 | 6 |
Внутренняя энергия идеального газа не зависит от объема и давления. А в реальных газах внутренняя энергия зависит также от объема, потому что учитывается потенциальная энергия взаимодействия молекул.
ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ 8 класс | Романов
Виртуальная школа Кирилла И Мефодия. Физика. 10 класс. 2006-2010 гг. Внутренняя энергия идеального газа . А. Черноуцан // Квант, 2000, № 1 Справочник школьника по физике. Т.И. Трофимова. Оникс 21 век. 2005