两个相同的刚性容器，一个盛有氢气，一个盛有氦气(均视为刚性分子理想气体).开始时它们的压强和温度都相同，现将3J热量传给氦气，使之升高到一定的温度.若使氢气也升高同样的温度，则应向氢气传递热量为(   )。A. 6JB. 3JC. 5JD. 10J

考查要点：本题主要考查理想气体的内能变化与热量传递的关系，重点在于理解不同气体的比热容差异及热量计算。

解题核心思路：

1. 刚性容器体积不变，气体吸收的热量全部用于内能的增加，即 $Q = \Delta U = nC_v \Delta T$。
2. 氦气（单原子分子）和氢气（双原子分子）的比热容不同：
   • 单原子分子：$C_v = \frac{3}{2}R$
   • 双原子刚性分子：$C_v = \frac{5}{2}R$
3. 两容器初始状态相同，物质的量 $n$ 相等。通过氦气的热量求出 $\Delta T$，再代入氢气的公式计算所需热量。

破题关键：

• 明确两种气体的比热容差异，建立热量与温度变化的关系式。

步骤1：分析氦气的热量传递

氦气为单原子分子，比热容 $C_{v,\text{He}} = \frac{3}{2}R$。
根据公式 $Q = nC_v \Delta T$，代入已知热量 $Q_{\text{He}} = 3\,\text{J}$：
$3 = n \cdot \frac{3}{2}R \cdot \Delta T \quad \Rightarrow \quad nR\Delta T = 2\,\text{J}.$

步骤2：计算氢气的热量

氢气为双原子刚性分子，比热容 $C_{v,\text{H}_2} = \frac{5}{2}R$。
所需热量为：
$Q_{\text{H}_2} = n \cdot \frac{5}{2}R \cdot \Delta T = \frac{5}{2} \cdot (nR\Delta T) = \frac{5}{2} \cdot 2 = 5\,\text{J}.$