Вам понадобитсяРассчитать внутреннюю энергию газа достоверно можно только тогда, когда его состояние близко к идеальному. Тогда можно пренебречь потенциальной энергией взаимодействия его молекул. Практически все газы при комнатной температуре имеют свойства, схожие с идеальным газом.
Сначала определите химическую формулу газа, внутренняя энергия которого вычисляется. Измерьте массу газа с помощью весов в граммах. Для этого взвесьте сначала пустой баллон, а затем заполненный газом, разность их масс будет равна массе газа. С помощью таблицы Менделеева найдите его молярную массу в граммах на моль.
С помощью термометра измерьте температуру газа. Если шкала термометра проградуирована в градусах Цельсия, переведите ее в Кельвины. Для этого к полученному значению прибавьте 273.
Рассчитайте внутреннюю энергию газа. Для этого массу газа поделите на молярную массу. Получившийся результат умножьте на значение температуры и число 8,31 (универсальную газовую постоянную), затем умножьте на число степеней вольности молекулы газа и поделите на 2 (U=m/M•(R•T)•i/2). Количество степеней вольности для одноатомного газа составляет 3, для двухатомной молекулы 5, а для многоатомной молекулы 6. Это связанно с особенностями движения каждой из молекул.
Если нет возможности измерить температуру газа, но и известны его объем и давление, рассчитайте его внутреннюю энергию через эти величины. Для этого измерьте массу газа, его молярную массу и узнайте химическую формулу. Выразите объем в м³, а давление в Паскалях. Рассчитайте внутреннюю энергию газа, перемножив число степеней вольности молекулы газа, значения его массы, давления и объема, а результат поделите на 2 и значение молярной массы газа (U = i•m•P•V/(2•M)).
В общем случае изменение внутренней энергии газа равно разности полученной им извне теплоты и выполненной работы ΔU=Q-A.
