Поняття про внутрішню енергію ідеального газу: формули і приклад завдання

Одним з важливих питань при вивченні термодинамічних систем у фізиці є питання про можливість виконання цією системою деякої корисної роботи. З концепцією роботи тісно пов’язане поняття внутрішньої енергії. У цій статті розглянемо, що таке внутрішня енергія ідеального газу, і наведемо формули для її обчислення.

Ідеальний газ

Про газ, як агрегатному стані, не володіє ніякою силою пружності при зовнішньому впливі на нього і, як наслідок, не зберігає об’єм і форму, знає кожен школяр. Концепція ж ідеального газу для багатьох залишається незрозумілою і заплутаною. Пояснимо її.

Ідеальним називається будь газ, який задовольняє наступним двом важливим умовам:

  • Складові його частки не мають розміру. Насправді вони мають розмір, але він настільки малий у порівнянні з відстанями між ними, що його можна не враховувати у всіх математичних розрахунках.
  • Частинки не взаємодіють один з одним за допомогою сил Ван-дер-Ваальса або сил іншої природи. Насправді у всіх реальних газах така взаємодія присутній, але його енергія пренебрежимо мала в порівнянні з середньої кінетичної енергією частинок.

Описаним умовам задовольняють практично всі реальні гази, температури яких лежать вище 300 К, а тиску не перевищують однієї атмосфери. Для дуже високих тисків і низьких температур спостерігає відхилення газів від ідеального поведінки. У такому разі говорять про реальних газах. Вони описуються рівнянням Ван-дер-Ваальса.