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システムの内部エネルギーは、システム内のすべての個々の原子の運動エネルギーとポテンシャルエネルギーの合計として定義できます。
単原子理想気体の系を考えてみましょう。ガスを一定体積で加熱すると、原子の運動エネルギーは増加しますが、原子間に相互作用がないため、原子の位置エネルギーはゼロのままです。
したがって、内部エネルギーは単原子原子の平均運動エネルギーに依存します。これは、Nがガス原子の数、kBがボルツマン定数、Tがその温度である2NkBTに対して3として表されます。したがって、一定体積の理想気体の内部エネルギーは温度にのみ依存します。
システムの内部エネルギーは状態関数です。室温まで冷やした沸騰水は、氷を室温まで溶かして得られる水と同じ内部エネルギーを持っています。
したがって、内部エネルギーはシステムの状態にのみ依存し、それを得るために使用された経路には依存しません。したがって、パスに依存しません。
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