u =(5/2) NRT

där:

* n är antalet mol i gasen

* r är den perfekta gaskonstanten (8.314 J/mol · k)

* t är den absoluta temperaturen i Kelvin

Förklaring:

* diatomic gas: En gas sammansatt av molekyler med två atomer (t.ex. kväve (N2), syre (O2)).

* grader av frihet: Diatomiska gaser har fem frihetsgrader:tre translationella grader (rörelse i x-, y- och z -riktningar) och två rotationsgrader (rotation ungefär två axlar vinkelrätt mot bindningsaxeln).

* Equipartition Theorem: Denna sats säger att varje frihetsgrad bidrar (1/2) kt energi per molekyl, där K är Boltzmanns konstant (1,38 × 10^-23 J/K).

* Intern energi: Den inre energin i en gas är summan av de kinetiska och potentiella energierna hos dess molekyler. För diatomiska gaser är den potentiella energin försumbar och den kinetiska energin beror främst på translationell och rotationsrörelse.

Därför är den totala inre energin:

U =(5/2) NRT =(5/2) NKT, där n är det totala antalet molekyler.

Obs: Denna ekvation antar att gasen är idealisk och att det inte finns några vibrationsgrader av frihet. Vid högre temperaturer kan vibrationslägen bli aktiva, vilket leder till en annan ekvation för den inre energin.