Внутренняя энергия газа

В случае идеального газа потенциальная энергия, обусловленная взаимодействием между молекулами, равна нулю и поэтому внутренняя энергия идеального газа равна сумме кинетических энергий поступательного и вращательного движений его отдельных молекул. Для оценки средней кинетической энергии Eo отдельных молекул идеального газа ввели понятие числа степеней свободы (i) как числа, равного числу независимых координат, характеризующих движение молекулы в пространстве. Молекулы реальных газов взаимодействуют между собой, поэтому внутренняя энергия реального газа, кроме суммы кинетических энергий поступательного и вращательного движений отдельных молекул, включает в себя и потенциальную энергию взаимодействия молекул между собой

Теорема Больцмана: ввиду полной хаотичности теплового движения молекул все виды их поступательного и вращательного движений равновероятны, поэтому на каждую степень свободы молекулы приходится в среднем одинаковая энергия.

Согласно этой теореме и уравнению Больцмана, на 1 степень свободы молекулы одноатомного газа в среднем приходится энергия:

Поэтому, полная средняя кинетическая энергия молекулы газа, имеющей i

степеней свободы: