内部エネルギーとは 熱力学第一法則，定容熱容量との関係 物理系薬学
本ページでは、熱力学の内部エネルギー(U)について、
その概要と熱力学第一法則，定容熱容量との関係について説明しています。
◆ 内部エネルギーの概要
内部エネルギー(U)とは、系の持つ全エネルギーのことで、
構成要素として、原子・分子の運動エネルギーと位置エネルギー（ポテンシャルエネルギー），
陽子・中性子・電子の運動エネルギーと位置エネルギー，
原子・分子の質量などが挙げられる。
内部エネルギーは示量性状態関数である。
その構成要素は非常に多いため、
内部エネルギーの絶対値(U)を知ることは困難であるが、
その変化量(⊿U)がわかればよい。
◆ 内部エネルギーと熱力学第一法則
熱力学第一法則より、
系に熱(q)と仕事(w)が出入りすると、
系の内部エネルギーはその分だけ増減するため、
内部エネルギー変化（⊿Ｕ）は次式で表される。
⊿U ＝ q ＋ ｗ
◆ 内部エネルギーと定容熱容量
仕事を体積変化に伴う仕事(膨張・収縮)に限ると、
体積一定の定容条件では、q =⊿Ｕである。
このことから、
体積一定の定容条件下で物質の温度を1Kだけ上昇させるのに必要なエネルギー（定容熱容量：Ｃv）は、
温度変化に対する内部エネルギー変化に等しくなる。
定容熱容量と内部エネルギーについて、
下記の式が成り立つ。
