Термодинаміка як дисципліна сформувалася до середини 19-го століття. Це сталося після відкриття закону про збереження енергії. Існує певний зв`язок між термодинамікою і молекулярної кінетики. Яке місце в теорії займає внутрішня енергія? Розглянемо це в статті.
Статистична механіка і термодинаміка
Вихідною науковою теорією про теплових процесах стала не молекулярно-кінетична. Першою була термодинаміка. Вона сформувалася в процесі вивчення оптимальних умов застосування теплоти для здійснення роботи. Це сталося в середині 19-го століття, до того як молекулярна динаміка отримала визнання. На сьогоднішній день в техніці і науці застосовується як термодинаміка, так і молекулярно-кінетична теорія. Остання в теоретичній фізиці називається статистичної механікою. Вона поряд з термодинамікою досліджує із застосуванням різних методів однакові явища. Ці дві теорії взаємно доповнюють один одного. Основа термодинаміки складена двома її законами. Обидва вони стосуються поведінки енергії і встановлені дослідним шляхом. Закони ці справедливі для будь-якої речовини незалежно від внутрішньої будови. Глибшої і точною наукою вважається статистична механіка. У порівнянні з термодинаміки вона представляє велику складність. Її застосовують в тому випадку, коли термодинамічних співвідношень виявляються недостатніми для пояснення досліджуваних явищ. 
Молекулярно-кінетична теорія
До середини 19-го століття було доведено, що поряд з механічною існує і внутрішня енергія макроскопічних тел. Вона входить до балансу енергетичних природних перетворень. Після того як була відкрита внутрішня енергія, було сформульовано положення про її збереженні і перетворенні. У той час як шайба, що ковзає по льоду, зупиняється під впливом сили тертя, її кінетична (Механічна) енергія не просто перестає існувати, а й передається молекулам шайби і льоду. При русі нерівності поверхонь тіл, що піддаються тертю, деформуються. При цьому інтенсивність рухомих безладно молекул зростає. При нагріванні обох тел зростає внутрішня енергія. Неважко поспостерігати і зворотний перехід. При нагріванні води в закритій пробірці внутрішня енергія (і її, і утворюється пара) починає зростати. Тиск збільшиться, в результаті чого пробка буде витіснена. Внутрішня енергія пара стане причиною збільшення кінетичної енергії. У процесі розширення пар здійснює роботу. При цьому його внутрішня енергія зменшується. В результаті відбувається охолодження пари.
Внутрішня енергія. Загальна інформація
При безладному русі всіх молекул сума їх кінетичних енергій, а також потенційних енергій їх взаємодій становить внутрішню енергію. З огляду на положення молекул відносно один одного і їх рух, обчислити цю суму практично неможливо. Це обумовлено великою кількістю елементів в макроскопічних тілах. У зв`язку з цим необхідно вміти обчислювати значення відповідно до макроскопічними параметрами, які можна виміряти.
одноатомний газ
Речовина вважається досить простим за своїми властивостями, оскільки складається з окремих атомів, а не молекул. До одноатомних газів відносять аргон, гелій, неон. Потенціальна енергія в даному випадку дорівнює нулю. Це обумовлено тим, що молекули в ідеальному газі один з одним не взаємодіють. Кінетична енергія безладного молекулярного руху є визначальною для внутрішньої (U). Для того щоб обчислити U одноатомного газу масою m, нам необхідно провести множення кінетичної енергії (середньої) 1-го атома на загальне число всіх атомів. Але при цьому потрібно враховувати, що kNA = R. Виходячи з наявних у нас даних, ми отримуємо наступну формулу: U = 2/3 х m / M х RT, де внутрішня енергія прямо пропорційна абсолютній температурі. Всі зміни U визначаються тільки T (температурою), заміряний в первісному і підсумковому стані газу, і не мають прямого відношення до обсягу. Це пов`язано з тим, що взаємодії його потенційної енергії рівні 0, і вже зовсім не залежать від інших системних параметрів макроскопічних об`єктів. При наявності більш складних молекул ідеальний газ також буде мати внутрішню енергію, прямо пропорційну абсолютної температурі. Але, треба сказати, при цьому між U і T коефіцієнт пропорційності зміниться. Адже складні молекули виконують не тільки поступальні рухи, але і обертальні. Внутрішня енергія дорівнює сумі цих рухів молекул.
Від чого залежить U?
Внутрішня енергія знаходиться під впливом одного з макроскопічних параметрів. Це температура. У реальних газів, рідких і твердих тіл потенційна енергія (середня) при взаємодії молекул НЕ дорівнює нулю. Хоча, якщо розглянути точніше, для газів вона багато менше кінетичної (середній же). При цьому для твердих і рідких тіл - порівнянна з нею. А ось середня U залежить від V речовини, тому що в період його зміни змінюється і середнє відстань, яке є між молекулами. З цього випливає, що в термодинаміки внутрішня енергія залежить не тільки від температури T, але і від V (обсягу). Їх значення однозначно визначає стан тіл, а значить і U. 
Світовий океан
Складно уявити, які неймовірно великі запаси енергії містить у собі Світовий океан. Розглянемо, що собою являє внутрішня енергія води. Треба відзначити, що вона ж є теплової, тому що утворилася в результаті перегріву рідкої частини поверхні океану. Так ось, маючи різницю, наприклад, в 20 градусів по відношенню до донної воді, вона набуває значення близько 10 ^ 26 Дж. При вимірюванні течій в океані його кінетична енергія оцінюється величиною близько 10 ^ 18 Дж.
Глобальні проблеми
Існують глобальні проблеми, які можна поставити на світовий рівень. До них відносять:
- виснаження запасів викопного палива (в першу чергу нафти і газу);
- значне забруднення навколишнього середовища, пов`язане з використанням цих копалин;
- теплове "забруднення", плюс до всього підвищення концентрації атмосферної вуглекислоти, що загрожує глобальними кліматичними порушеннями;
- використання уранових запасів, що призводять до появи радіоактивних відходів, які вельми негативно позначаються на життєдіяльності всього живого;
- використання термоядерної енергії. 
висновок
Вся ця невизначеність щодо очікування наслідків, які неодмінно настануть, якщо не перестати споживати енергію, видобуту такими способами, змушує вчених і інженерів приділяти практично всю свою увагу вирішенню цієї проблеми. Їх головним завданням є пошук оптимального джерела енергії, Важливо й задіяння різних природних процесів. Серед них найбільший інтерес представляють: сонце, вірніше сонячне тепло, вітер і енергія в Світовому океані. 
У багатьох країнах моря і океани давно розглядають як джерело енергії, і їх перспективи стають все більш багатообіцяючими. Океан таїть в собі чимало таємниць, його внутрішня енергія - це бездонний колодязь можливостей. Одне тільки те, скільки способів добування енергії він нам надає (таких як океанські течії, енергія припливів і відливів, термальна енергія та інші), вже змушує задуматися про його велич.
