Формула внутрішньої енергії газу

Виходячи з формули для Ek, отриманої вище, залишається лише замінити ліву частину рівності на символ U, щоб отримати відповідний вираз для внутрішньої енергії, маємо:

U = z/2 × kB × T × N

Зважаючи великого значення N користуватися цим виразом на практиці вкрай незручно. Тому дане рівність записують в дещо іншій формі, використовуючи поняття універсальної газової константи R і кількості речовини n. Нескладно показати, що справедливо наступне рівність:

n × R = kB × N

Тоді величина U запишеться так:

U= z/2 × n × R × T

Чим вище температура в системі, тим більше її внутрішня енергія.

Тепер скажемо кілька слів про величину z. У разі одноатомного газу вона дорівнює трьом (три поступальних ступеня свободи). Це означає, що U визначиться так:

U1= 3/2 × n × R × T

Якщо молекула газу складається з двох атомів, то z = 5 (до трьох поступальним ступенями свободи додаються ще два обертальні). Внутрішня енергія газу двоатомних розраховується так:

U2= 5/2 × n × R × T

Нарешті, якщо молекули газу є більш складними, то z = 6 (3 поступальних і 3 обертальних ступеня), і формула для U прийме вигляд:

U3= 3 × n × R × T