理想气体的分子之间除碰撞接触外没有相互作用，不存在分子势能．因此理想气体的内能就是气体系统所有分子热运动的动能总和．由于分子热运动的动能跟气体温度有关，分子势能跟气体体积有关．既然理想气体中不存在分子势能，因此它的内能只跟温度有关，跟体积无关．

跟任何物质系统一样，一定质量的理想气体，它的内能的变化同样遵循热力学第一定律．下面以等压、等容、等温和绝热等过程为例，分析一定质量的理想气体在状态变化过程中的内能变化情况．

等压过程：保持气体压强不变，对一定质量的理想气体缓慢加热，使它由初始状态Ⅰ变到末状态Ⅱ，温度由升高到，根据气态方程，气体的体积将由增大到，过程中，由于温度，说明气体内能增加，；同时体积，说明气体膨胀对外界做功，对于等压膨胀过程来说，气体对外界所做的功应等于=P·△V根据克拉珀龙方程

    象表示这一做功过程，如图(1)所示．其中，P－V线下的面积值表示的就是气体对外界所做的功．

根据热力学第一定律，上述过程中气体从外界吸热，Q>0；而气体膨胀对外做功，W<0．由于气体温度升高，，因此，过程中气体所吸热量Q必大于│W│．这说明，在等压膨胀过程中，一定质量的理想气体从外界吸收的热量，一部分用来增加气体的内能，另一部分则用来对外界做功．

等容过程：保持气体体积不变，对一定质量的理想气体缓慢加热，使它由初始状态Ⅰ变到末状态Ⅱ，温度由升高到，根据气态方程，气体的压强将由增大到．在这一过程中，由于温度，说明气体内能增加，．但过程中体积没有改变，没有做功问题，W=0．

    根据热力学第一定律，上述过程中应有．这说明，在等容升温过程中，一定质量的理想气体从外界吸收的热量，全部用来增加气体的内能．

等温过程：保持气体温度不变，使一定质量的理想气体缓慢膨胀，使它由初始状态Ⅰ变到末状态Ⅱ，体积由增大到，根据气态方程，气体的压强将由减小到．在这一过程中，由于温度保持不变，说明气体的内能也不改变，．但过程中体积膨胀，说明气体对外做功(跟等压膨胀过程相比，这是气体压强不断变化的做功过程)．经论证可知(由于所用数学知识超出中学范围，论证从略)，这一做功过程也可用P－V图象表示，如图(2)所示．其中P－V线下的面积值表示的就是气体对外界所做的功．

根据热力学第一定律，上述过程中，既然气体对外界做功，W<0，而且气体内能的变化，则应有Q>0即吸热现象，而且Q与W的绝对值相等．这说明，在等温膨胀过程中，一定质量的理想气体要从外界吸收热量，所吸热量并没有增加气体的内能，而全部用来对外做功．

绝热过程：如果一定质量的理想气体由良好的绝热材料与外界隔绝，在状态变化过程中跟外界没有热交换，Q=0．根据热力学第一定律，由于Q=0，所以在绝热过程中应有，即在绝热压缩的过程中，外界对气体所做的功完全用来增加气体的内能，使气体的温度升高；而在绝热膨胀的过程中，则气体对外界所做功完全靠气体内能的减少，因此气体的温度降低．气体绝热做功过程同样可以用P－V图象表示，如图(3)所示．跟前面讨论的情况相似，还是用相应过程的P－V线～绝热线Ⅰ～下的面积值表示气体对外所做的功．为了供对比用，在图中还画出了相等质量同种气体的等温P－V线Ⅱ．两条图线的交点A表示同一状态．如果气体由状态A起分别经绝热过程和等温过程膨胀增加同样的体积，由于气体在绝热膨胀对外做功过程中内能减少，温度将降低，气体压强也将低于等温过程．

如图，气缺内一定质量的理想气体等压膨胀对外做功时，压强为P的气体对面积为S的活塞的推力F=PS,使活塞缓慢移动距离Lm，则气体对外界所做的功应等于