В идеальном газе взаимодействием молекул пренебрегают, поэтому под внутренней энергией идеального газа подразумевают только кинетическую энергию хаотичного теплового движения молекул. Кинетическая энергия одной молекулы идеального газа
, (22)
- число степеней свободы молекулы. Одноатомная молекула газа имеет три степени свободы (ее положение в пространстве описывается тремя координатами, например, x,y,z). Двухатомная молекула газа имеет 5 степеней свободы (3 координаты определяют положение центра масс молекулы и описывают ее поступательное движение, 2 угла описывают вращательное движение молекулы). Многоатомная молекула, подобно твердому телу, имеет 6 степеней свободы (3 координаты определяют поступательное движение молекулы как целого, и 3 угла - ее вращение). Т.к. колебательное движение молекулы газа характеризуется большой энергией возбуждения, то при обычных температурах этот вид движения не проявляется.
Внутренняя энергия идеального газа, состоящего из 
молекул, равна
, или
. (23)
Изменение 
внутренней энергии идеального газа определяется изменением 
его температуры и не зависит от вида термодинамического процесса.
. (24)
2. Работа 
, совершаемая при расширении вещества.
При малом изменении 
объема вещества совершается работа против внешних сил
,
- давление вещества. Работа, совершаемая при изменении объема от 
до 
,
, (25)
и зависит от вида термодинамического процесса.
При изотермическом процессе в идеальном газе, когда Т=const,
.
При изобарном процессе, когда p=const,
.
При изохорном процессе, при V=const, 
и 
.
Теплота Q.
При нагревании вещества, когда не происходит изменения его агрегатного состояния, подводимое количество теплоты 
пропорционально изменению температуры вещества, что записывают либо в виде
, или в виде 
, или 
. (26)
При малом изменении состояния системы, соответственно,
, или 
, или 
,
- теплота, вызывающая малое изменение 
температуры тела.
Коэффициенты пропорциональности
- теплоемкость тела,
- молярная теплоемкость вещества,
- удельная теплоемкость вещества.
Т.к. число молей 
, то 
.
Молярная и удельная теплоемкости зависят от природы вещества, температуры и от вида термодинамического процесса. Теплоемкость тела зависит также от его массы. Твердые тела и жидкости обычно характеризуют удельной теплоемкостью, а газы – молярной.
При изменении агрегатного состояния вещества: плавлении (кристаллизации), кипении (конденсации), когда подводимое тепло тратится на разрыв связей между молекулами и изменения температуры вещества не происходит, теплоту записывают в виде:
, или 
, (27)
- удельная теплота кипения и 
- удельная теплота плавления вещества.
