Путаница с внутренней энергией и температурой во время фазового перехода

Я узнал, что для идеального газа внутренняя энергия является исключительно функцией температуры (потому что мы игнорируем потенциальную энергию от притяжения).

Это верно.

Молекулы идеального газа считаются точечными массами без межмолекулярных (ван-дер-ваальсовых) сил. Следовательно, точечные массы идеального газа не взаимодействуют друг с другом. Таким образом, молекулам идеального газа не требуется энергия, чтобы отделиться друг от друга, и энергия не высвобождается, когда молекулы сближаются, пока молекулы остаются далеко друг от друга, так что газ продолжает демонстрировать поведение идеального газа. Это означает, что внутренняя энергия идеального газа состоит только из кинетической энергии (без потенциальной энергии) и что любая энергия, добавленная к газу или отнятая от него, приводит только к изменению его внутренней кинетической энергии и соответствующему изменению температуры согласно

$$\Delta U=mC_{v}\Delta T=\Delta KE$$

Где$C_{v}$- удельная теплоемкость газа при постоянном объеме. Это относится к любому процессу, а не только к процессу с постоянным объемом (вы можете найти доказательство).

Однако, поскольку при фазовом переходе температура останется постоянной, а внутренняя энергия – нет, то как это может быть так? Разве это не означает, что есть два значения U для одного значения T?

Поскольку по определению молекулы идеального газа находятся так далеко друг от друга, что межмолекулярные силы и потенциальная энергия отсутствуют, идеальный газ не претерпевает фазового перехода.

Но газ будет вести себя как идеальный газ только до тех пор, пока давление газа достаточно низкое и/или температура достаточно высока, чтобы молекулы оставались далеко друг от друга. Если давление становится слишком высоким и/или температура слишком низкой, молекулы становятся ближе друг к другу, и газ больше не ведет себя как идеальный газ, поскольку между ними будут возникать межмолекулярные (ван-дер-ваальсовые) силы. Теперь газ имеет компонент внутренней потенциальной энергии внутренней энергии газа, обусловленный межмолекулярными силами, наряду с его компонентом кинетической энергии, так что

$$U=KE+PE$$

Теперь становится возможным изменение фазы. В этот момент да, температура останется постоянной (если фазовый переход происходит при постоянном давлении), но это не значит, что будет "два$U$значения для одного$T$значение". Это означает, что будет два компонента$U$, компонент кинетической энергии и компонент потенциальной энергии, где температура обусловлена ​​компонентом KE.

Во время фазового перехода в идеале только внутренняя компонента потенциальной энергии$U$меняется, то есть

$$\Delta U=\Delta PE$$

и в идеале нет перепадов температуры,

$$\Delta KE=0$$

Надеюсь это поможет.