理想气体的内能lixiang qiti de neineng

理想气体系统由其内部状态所决定的能量。根据理想气体的微观模型，理想气体分子间除相互碰撞外无相互作用，所以从微观上说理想气体的内能仅包括分子热运动的各种动能以及分子内原子间的振动能量（振动动能及势能）。根据能量按自由度均分定理，理想气体系统的内能为

其中M是系统的总质量，μ是摩尔质量，NA是阿伏伽德罗常量，k是玻耳兹曼常量，R是气体常量，t、r、s分别是分子的平动自由度、转动自由度、振动自由度。2s的根据是这样的：分子内原子的振动可以看作是简谐振动，由简谐振动的理论可知，在 一个周期内振动动能与振动势能的平均值是相等的，这样与简谐振动的动能相对应的有同样大小的一份振动势能，所以与每个振动自由度对应的有两份能量。
理论计算与实验结果都表明理想气体的内能仅是温度的函数，即U=U(T)。
由理想气体的内能可以计算理想气体的定体摩尔热容C^v,1个摩尔的理想气体的内能为

根据定体摩尔热容的定义

的值与气体的种类及温度无关。根据经典的能均分定理得出的上述结果是有缺陷的，这缺陷只有用量子理论才能得到完满的解释。