Ca o consecință a ecuației pentru starea unui gaz ideal și a teoriei cinetice moleculare a gazelor la temperatura T, energia cinetică medie a mișcării de translație a unei molecule, unde k = - Constanta lui Boltzmann, R - constanta gazului, N A - Numărul lui Avogadro. Prin urmare, pentru un gaz ideal, energia cinetică medie a mișcării de translație a moleculelor este determinată numai de temperatura gazului T, deoarece celelalte cantități sunt constante. Pentru un gaz ideal, energia cinetică a mișcării haotice (termice) a moleculelor sale determină energia sa internă .

internă

Notă: Când vorbim despre gaze reale, pentru a defini energia internă a unui gaz, trebuie să luăm în considerare și mișcările de rotație ale moleculelor și oscilațiile acestora, precum și energia potențială reciprocă a moleculelor.

Energia internă de 1 mol de gaz ideal

Prin urmare, pentru un sistem termodinamic cu masa m, energia internă a sistemului. Evident, energia internă a sistemului este o funcție unică a stării termodinamice a sistemului, adică. U (p, V, T).

Sistemul termodinamic poate trece de la o stare cu energie internă U 1 la o altă stare cu energie internă U 2, schimbându-și energia internă cu  U = U 2 - U 1, dacă primește din exterior sau dă mediului său o anumită energie  Е și a făcut ceva de lucru  A

deoarece  E și  A pot avea atât valori pozitive, cât și negative. Când sistemul primește energie din exterior, valoarea lui  Е este pozitivă, când dă - negativă.

Când vorbim despre primirea sau acordarea de energie în termodinamică, ne referim la schimbul de căldură cu mediul, adică. primind sau degajând căldură. Ce înseamnă termenul căldură ca mărime fizică? Ca măsură de căldură se ia 1 cal (calorie) - cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi 1 g de apă cu 1 0 K (1 0 C). La sfârșitul secolului al XVIII-lea, ca urmare a unei serii de experimente, Joule a stabilit echivalența dintre cantitatea de căldură transferată (eliminată) și munca mecanică efectuată: 1 cal = 4,18 J .

Cum definim conceptul de muncă în termeni de termodinamică? Să începem cu un exemplu simplu.

Să ne gândim la gazul închis într-un cilindru cu un piston de zonă S (vezi desenul de mai jos). Mărimea forței care acționează de gaz asupra pistonului (egală cu magnitudinea forței externe care ține pistonul) este egală cu p S, unde p este presiunea gazului. Să încălzim gazul. Gazul se va extinde (la aceeași presiune) și pistonul se va ridica la distanță (h din poziția sa inițială. Prin urmare, gazul va face treaba (vezi definiția termenului de lucru în mecanică)

 A = p Sh = р V (2)