Номер 3, страница 75 - гдз по физике 10 класс учебник Громыко, Зенькович

3. Что представляет собой внутренняя энергия идеального газа? От чего зависит её значение?

Что представляет собой внутренняя энергия идеального газа?

Внутренняя энергия любого тела в общем случае представляет собой сумму кинетической энергии хаотического теплового движения его частиц (атомов, молекул) и потенциальной энергии их взаимодействия.

В модели идеального газа молекулы считаются материальными точками, между которыми отсутствуют силы взаимодействия на расстоянии. Вследствие этого потенциальная энергия взаимодействия молекул идеального газа принимается равной нулю.

Таким образом, внутренняя энергия идеального газа — это исключительно сумма кинетических энергий поступательного и вращательного движения всех его молекул.

От чего зависит её значение?

Значение внутренней энергии ($U$) идеального газа вычисляется по формуле: $U = \frac{i}{2} \frac{m}{M} R T$

Здесь $m$ — масса газа, $M$ — его молярная масса, $T$ — абсолютная температура, $R$ — универсальная газовая постоянная, а $i$ — число степеней свободы, зависящее от строения молекул газа (например, для одноатомных газов $i=3$, для двухатомных $i=5$).

Из формулы следует, что внутренняя энергия идеального газа зависит от его массы ($m$). Чем больше масса, тем больше количество молекул и, соответственно, их общая кинетическая энергия.

Также она зависит от рода газа, что проявляется через молярную массу ($M$) и число степеней свободы ($i$). Газы с разным строением молекул имеют разную внутреннюю энергию при одинаковых условиях.

Наиболее важным фактором является абсолютная температура ($T$). Для данной массы конкретного идеального газа его внутренняя энергия является функцией только температуры — она прямо пропорциональна абсолютной температуре и не зависит ни от объема, ни от давления.

Ответ: Внутренняя энергия идеального газа представляет собой сумму кинетических энергий хаотического движения всех его молекул. Её значение зависит от массы газа, его рода (химической природы) и абсолютной температуры. Для фиксированной массы газа определенного вида его внутренняя энергия зависит исключительно от температуры.