Внутренняя энергия

Внутренняя энергия системы может быть определена как сумма кинетической и потенциальной энергий всех отдельных атомов в системе.

Рассмотрим систему одноатомного идеального газа. Когда газ нагревается в постоянном объеме, кинетическая энергия атомов увеличивается, но так как взаимодействия между атомами нет, их потенциальная энергия остается нулевой.

Следовательно, внутренняя энергия зависит от средней кинетической энергии одноатомных атомов. Она выражается как три над двумя Nk_BT, где N — количество атомов газа, k_B — постоянная Больцмана, а T — его температура. Таким образом, внутренняя энергия идеального газа при постоянном объеме зависит только от температуры.

Внутренняя энергия системы является функцией состояния. Кипящая вода, охлажденная до комнатной температуры, имеет такую же внутреннюю энергию, как и вода, полученная при плавлении льда до комнатной температуры.

Таким образом, внутренняя энергия зависит только от состояния системы, а не от пути ее получения. Следовательно, он не зависит от пути.