u =(5/2) nrt
Dove:
* n è il numero di moli del gas
* r è la costante di gas ideale (8.314 J/mol · K)
* T è la temperatura assoluta in Kelvin
Spiegazione:
* Gas diatomico: Un gas composto da molecole con due atomi (ad esempio azoto (N2), ossigeno (O2)).
* gradi di libertà: I gas diatomici hanno cinque gradi di libertà:tre gradi traslazionali (movimento nelle direzioni X, Y e Z) e due gradi di rotazione (rotazione circa due assi perpendicolari all'asse del legame).
* Teorema di equipaggiamento: Questo teorema afferma che ogni grado di libertà contribuisce (1/2) KT di energia per molecola, dove K è costante di Boltzmann (1,38 × 10^-23 J/K).
* Energia interna: L'energia interna di un gas è la somma delle energie cinetiche e potenziali delle sue molecole. Per i gas diatomici, l'energia potenziale è trascurabile e l'energia cinetica è dovuta principalmente al movimento traslazionale e rotazionale.
Pertanto, l'energia interna totale è:
U =(5/2) nrt =(5/2) nkt, dove n è il numero totale di molecole.
Nota: Questa equazione presuppone che il gas sia l'ideale e che non vi siano gradi vibrazionali di libertà. A temperature più elevate, le modalità vibrazionali possono diventare attive, portando a una diversa equazione per l'energia interna.
