Внутрішня енергія тіл.

Теплові явища пов’язані з нагріванням і охолодженням тіл. Їх можна пояснити за допомогою молекулярно кінетичної теорії, яка оперує з такими мікроскопічними величинами, як маса молекул, швидкість їх руху та енергія молекул.

Оскільки речовина складається з гігантської кількості частинок, то дуже складно, а іноді і неможливо описати рух кожної з частинок.

Для характеристики стану речовини без урахування її внутрішньої будови можна скористатися величинами, які легко виміряти приладами. До таких величин відносяться тиск, температура, об’єм, густина тощо. Ці величини є макроскопічними.

Для формулювання загальних принципів теплових явищ використовують термодинамічний метод, який оперує макроскопічними величинами, які називають термодинамічними параметрами. Найважливішими з них є об’єм V, тиск р і температура Т.

Будь-яке макроскопічне тіло має енергію, яка зумовлена його мікростаном, а саме, кінетичною енергією хаотичного руху його молекул і потенціальною енергією їх взаємодії. Таку енергію називають внутрішньою енергією і позначають літерою U.

Внутрішня енергія тіла дорівнює сумі кінетичної енергії теплового руху усіх молекул тіла та потенціальної енергії їх взаємодії.

Внутрішня енергія ідеального газу складається лише з суми кінетичних енергій теплового руху усіх його молекул, оскільки потенціальною енергією взаємодії його молекул ми нехтуємо. Якщо газ містить N молекул і, як ми вже знаємо, кожна молекула в середньому має кінетичну енергію Тоді внутрішня енергія ідеального газу дорівнює:

Отже внутрішня енергія ідеального газу залежить лише від температури і зовсім не залежить від об’єму газу. Тому при зміні стану ідеального газу за незмінної температури, не дивлячись на зміну його об’єму, внутрішня енергія газу залишається незмінною.