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