Внутрішня енергія газу

Внутрішня енергія реального газу є сумою кінетичної енергії теплового руху молекул і потенційної енергії міжмолекулярної взаємодії молекул. Розглянемо 1 моль газу. Кінетична енергія теплового руху, якщо C_V не залежить від температури (не враховуються коливальні ступені свободи), дорівнює С_VТ. Потенціальна енергія реального газу обумовлена силами притягання і рівна роботі, яку треба витратити проти сил притягання для того, щоб розвести молекули на нескінченно велику

відстань, коли вони не взаємодіють. Оскільки тиск за рахунок тяжіння між молекулами реального газу – це , потенціальна енергія де нижня межа інтеграції обирається з умови рівності нулю при ній потенціальної енергії. Таким чином, внутрішня енергія 1 моля реального газу росте з підвищенням температури і збільшенням об'єму. Звичайно, внутрішня енергія кількості речовини ν буде в ν раз більше. Якщо газ розширюється без теплообміну з навколишнім середовищем (адіабатний процес, тобто dQ = 0) і не здійснює зовнішньої роботи (δA = 0), то на підставі першого закону термодинаміки одержимо, що Отже при адіабатному розширенні без здійснення зовнішньої роботи внутрішня енергія газу не змінюється. Ця рівність для ідеального газу означала б незмінність температури при адіабатному розширенні. У випадку реального газу (для 1 моля) тому Оскільки V2 > V1, то Т1 > Т2, тобто реальний газ при адіабатному розширенні без здійснення роботи охолоджується.