在常温下有1mol的氢气和1mol的氦气各一瓶，若将它们升高相同的温度，则（）A. 氢气比氦气的内能增量大B. 氦气比氢气的内能增量大C. 氢气和氦气的内能增量相同D. 不能确定哪一种气体内能的增量大

考查要点：本题主要考查理想气体的内能变化与比热容的关系，以及不同气体分子自由度对内能的影响。

解题核心思路：

1. 理想气体的内能公式：内能变化量 $\Delta U = n C_v \Delta T$，其中 $C_v$ 是摩尔定容比热容。
2. 气体分子自由度：单原子气体（如氦气）的自由度为3（平动），$C_v = \frac{3}{2}R$；双原子气体（如氢气）在常温下自由度为5（3平动+2转动），$C_v = \frac{5}{2}R$。
3. 比较增量：在相同物质的量 $n$ 和温度变化 $\Delta T$ 下，$C_v$ 越大，内能增量越大。

破题关键点：

• 明确氢气（双原子）和氦气（单原子）的 $C_v$ 值差异，直接决定内能增量的大小。

步骤1：确定气体类型与比热容

• 氦气是单原子分子，$C_v = \frac{3}{2}R$。
• 氢气是双原子分子（常温下），$C_v = \frac{5}{2}R$。

步骤2：计算内能增量
根据公式 $\Delta U = n C_v \Delta T$：

• 氦气：$\Delta U_{\text{He}} = 1 \cdot \frac{3}{2}R \cdot \Delta T = \frac{3}{2}R \Delta T$。
• 氢气：$\Delta U_{\text{H}_2} = 1 \cdot \frac{5}{2}R \cdot \Delta T = \frac{5}{2}R \Delta T$。

步骤3：比较增量大小
因 $\frac{5}{2}R > \frac{3}{2}R$，故 $\Delta U_{\text{H}_2} > \Delta U_{\text{He}}$，即氢气的内能增量更大。