Teorija

Molekulārfizikā ķermeņa iekšējo enerģiju \(U\) veido visu ķermeņa molekulu kopējā kinētiskās enerģijas Wk un potenciālās enerģijas Wp summa.
U=Wk+Wp
 
Ideālas gāzes modelī netiek ņemta vērā molekulu mijiedarbības enerģija un tāpēc ideālas gāzes iekšējā enerģija ir vienāda ar visu molekulu kopējo kinētisko enerģiju:
U=Wk
 
Vienatoma gāzes (\(\mathrm{He}\), \(\mathrm{Ne}\), \(\mathrm{Ar}\), \(\mathrm{Kr}\), \(\mathrm{Xe}\)) vienas molekulas siltumkustības vidējā kinētiskā enerģija ir:
W1k=32kT
kur:
\(k\) - Bolcmaņa konstante k=1,381023JK
\(T\) - gāzes temperatūra, \(\mathrm{K}\).
 
Ja zināms gāzes molekulu skaits \(N\), tās masa \(m\), molmasa\(M\) vai daudzums mM, tad kopējo vienatoma ideālas gāzes iekšējo enerģiju var aprēķināt:
U=NW1k=32NkT=32mMNAkT=32mMRT
kur:
mM - gāzes daudzums, \(\mathrm{mol}\)
NA - Avogadro skaitlis, NA=6,021023 - molekulu skaits vienā molā vielas
N=mMNA
R=NAk 
\(R\) - gāzu universālā konstante, R=8,31JmolK
 
Divatomu gāzēm (H2,O2,N2 u.c.) palielinās molekulu kustības brīvības pakāpju skaits un līdz ar to arī iekšējā enerģija. Vienkāršākajā gadījumā šādas gāzes iekšējo enerģiju aprēķina pēc sakarības:
U=52mMRT
 
Noderīga sakarība iekšējās enerģijas aprēķināšanai!
 
Izmantojot Mendeļējeva - Klapeirona un iekšējās enerģijas aprēķināšanas sakarības varam iegūt vienkāršu formulu iekšējas enerģijas aprēķināšanai (piemērā vienatoma gāzei):
Izteiksmi mMRT enerģijas aprēķināšanas formulā aizstājam ar \(pV\):
pV=mMRTU=32mMRTU=32pV