Внутренняя энергия идеального газа определяется главным образом кинетической энергией его молекул, которая зависит от температуры газа и массы молекул. Для сравнения внутренней энергии моля водорода (H2) и моля гелия (He), мы можем использовать формулу для средней кинетической энергии молекулы идеального газа:
E_кин = (3⁄2) * k * T
где E_кин - средняя кинетическая энергия молекулы, k - постоянная Больцмана, T - абсолютная температура газа.
Однако, чтобы сравнить внутреннюю энергию моля водорода и моля гелия, нам нужно учесть, что молекула водорода состоит из двух атомов (H2), а гелий - это одноатомный газ (He). Поэтому, хотя масса атома гелия больше массы атома водорода, в молекуле водорода есть дополнительная энергия, связанная с колебаниями и вращением молекулы, которой нет в одноатомном газе.
При одной и той же температуре и для идеальных газов, внутренняя энергия моля гелия будет меньше, чем внутренняя энергия моля водорода, из-за отсутствия колебательной и вращательной энергии в атомах гелия. Однако, если мы сравниваем только кинетическую энергию, то из-за большей массы атома гелия по сравнению с атомом водорода, при одной и той же температуре, кинетическая энергия молекулы гелия будет меньше, чем у молекулы водорода.
В целом, для сравнения внутренней энергии моля водорода и моля гелия, необходимо учитывать, что водород - двухатомный газ, а гелий - одноатомный. Внутренняя энергия моля водорода будет больше, так как включает в себя дополнительные колебательные и вращательные степени свободы, которых нет у гелия. Однако, если рассматривать только кинетическую энергию при одной и той же температуре, то кинетическая энергия молекулы гелия будет меньше из-за большей массы атома гелия.