题目
某容器储存有2升的双原子分子理想气体,其压强为1.5×105Pa,则该气体的平均平动动能的总和为( ) A.450J B.300J C.150J D.600J
某容器储存有2升的双原子分子理想气体,其压强为1.5×105Pa,则该气体的平均平动动能的总和为( )
- A.450J
- B.300J
- C.150J
- D.600J
题目解答
答案
A
解析
考查要点:本题主要考查理想气体的内能与压强、体积的关系,以及平均平动动能总和的计算。
解题核心思路:
- 关键公式:理想气体的平均平动动能总和公式为 $\frac{3}{2}PV$,其中 $P$ 是压强,$V$ 是体积。
- 推导依据:
- 单个分子的平均平动动能为 $\frac{3}{2}kT$,总和需乘以分子总数 $N$,即 $\frac{3}{2}kT \cdot N$。
- 结合理想气体状态方程 $PV = NkT$,可推导出总和为 $\frac{3}{2}PV$。
- 单位转换:需将体积从升转换为立方米($1 \, \text{升} = 0.001 \, \text{立方米}$)。
破题关键点:
- 直接应用公式 $\frac{3}{2}PV$ 计算,无需单独求温度或物质的量。
步骤1:单位转换
题目中体积为 $2 \, \text{升}$,需转换为立方米:
$V = 2 \, \text{升} = 0.002 \, \text{立方米}$
步骤2:代入公式计算
根据公式 $\text{平均平动动能总和} = \frac{3}{2}PV$,代入已知数据:
$\frac{3}{2} \times 1.5 \times 10^5 \, \text{Pa} \times 0.002 \, \text{m}^3$
步骤3:分步计算
- 计算 $PV$:
$1.5 \times 10^5 \times 0.002 = 300 \, \text{J}$ - 乘以 $\frac{3}{2}$:
$\frac{3}{2} \times 300 = 450 \, \text{J}$
结论:平均平动动能的总和为 $450 \, \text{J}$,对应选项 A。