Номер 5, страница 135 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Глава 4. Молекулярно-кинетическая теория идеального газа. Параграф 4.8. Внутренняя энергия идеального газа - номер 5, страница 135.

Условие.

5. Чем отличаются формулы для определения внутренней энергии идеального газа и молекулярных газов?

Решение.

Отличие формул для определения внутренней энергии идеального газа и реальных молекулярных газов заключается в компонентах энергии, которые они учитывают, что вытекает из различий в физических моделях этих газов.

Внутренняя энергия идеального газа по определению является суммой только кинетических энергий хаотического теплового движения его частиц (атомов или молекул). В модели идеального газа пренебрегают силами взаимодействия между частицами, поэтому их потенциальная энергия взаимодействия считается равной нулю. Следовательно, внутренняя энергия идеального газа зависит исключительно от его температуры. Формула для неё имеет вид: $U = \frac{i}{2} \nu RT$, где $\text{i}$ — число степеней свободы молекулы, $\nu$ — количество вещества, $\text{R}$ — универсальная газовая постоянная, а $\text{T}$ — абсолютная температура.

Внутренняя энергия реальных молекулярных газов, в отличие от идеального, складывается из двух составляющих:
1. Кинетической энергии теплового движения всех молекул, которая зависит от температуры.
2. Потенциальной энергии их взаимного притяжения и отталкивания, которая зависит от расстояния между молекулами, то есть от объема, занимаемого газом.
Таким образом, полная внутренняя энергия реального газа выражается как сумма: $U_{реал} = E_{кин} + E_{пот}$. Из-за наличия слагаемого $E_{пот}$, внутренняя энергия реального газа зависит не только от температуры, но и от объема.

Таким образом, главное отличие состоит в том, что формула для реального газа включает в себя член, отвечающий за потенциальную энергию межмолекулярного взаимодействия, который равен нулю и отсутствует в формуле для идеального газа.

Ответ: Формула для внутренней энергии идеального газа учитывает только суммарную кинетическую энергию теплового движения его частиц, и, следовательно, его внутренняя энергия зависит только от температуры. Формула для внутренней энергии реальных молекулярных газов дополнительно включает в себя потенциальную энергию взаимодействия между молекулами, поэтому их внутренняя энергия зависит как от температуры, так и от объема газа.