Внутренняя энергия идеального газа является функцией только температуры и числа степеней свободы молекул газа. Для одноатомных газов, таких как гелий (He) и водород в своем основном состоянии (H2), каждая молекула имеет три степени свободы, связанные с поступательным движением в трехмерном пространстве.
Внутренняя энергия U одного моля идеального одноатомного газа определяется формулой:
U = (3⁄2) * n * R * T
где n - количество молей газа, R - универсальная газовая постоянная, T - абсолютная температура.
Поскольку водород и гелий являются одноатомными газами, их молекулы обладают одинаковым числом степеней свободы (3), и, следовательно, при одинаковой температуре и количестве молей их внутренние энергии будут равны:
U(He) = U(H2) = (3⁄2) * n * R * T
Таким образом, моль гелия и моль водорода при одинаковой температуре будут иметь одинаковую внутреннюю энергию. Нет разницы в внутренней энергии между этими двумя газами при равных условиях.