题目
有两个相同的容器，容积不变，一个盛有氦气，另一个盛有氢气，（看成刚性分子），它们的压强和温度都相等，现将5J的热量传给氢气，使氢气的温度升高，如果使氦气也升高同样的温度，则应向氦气传递热量是 ( )A. 6JB. 5JC. 3JD. 2J
有两个相同的容器，容积不变，一个盛有氦气，另一个盛有氢气，（看成刚性分子），它们的压强和温度都相等，现将5J的热量传给氢气，使氢气的温度升高，如果使氦气也升高同样的温度，则应向氦气传递热量是 ( )
A. 6J
B. 5J
C. 3J
D. 2J
题目解答
答案
C. 3J
解析
步骤 1：确定理想气体的内能变化公式
理想气体的内能变化公式为：ΔU = nC_vΔT，其中n为摩尔数，C_v为摩尔定容热容，ΔT为温度变化量。对于刚性分子，氢气（双原子分子）的摩尔定容热容C_v = (5/2)R，氦气（单原子分子）的摩尔定容热容C_v = (3/2)R，其中R为理想气体常数。
步骤 2：计算氢气的内能变化
由于氢气的摩尔定容热容C_v = (5/2)R，所以氢气的内能变化为：ΔU_H2 = n(5/2)RΔT。已知氢气吸收了5J的热量，即ΔU_H2 = 5J。
步骤 3：计算氦气的内能变化
氦气的摩尔定容热容C_v = (3/2)R，所以氦气的内能变化为：ΔU_He = n(3/2)RΔT。由于氦气和氢气的温度变化量相同，即ΔT相同，所以氦气的内能变化为：ΔU_He = (3/5)ΔU_H2 = (3/5)×5J = 3J。
理想气体的内能变化公式为：ΔU = nC_vΔT，其中n为摩尔数，C_v为摩尔定容热容，ΔT为温度变化量。对于刚性分子，氢气（双原子分子）的摩尔定容热容C_v = (5/2)R，氦气（单原子分子）的摩尔定容热容C_v = (3/2)R，其中R为理想气体常数。
步骤 2：计算氢气的内能变化
由于氢气的摩尔定容热容C_v = (5/2)R，所以氢气的内能变化为：ΔU_H2 = n(5/2)RΔT。已知氢气吸收了5J的热量，即ΔU_H2 = 5J。
步骤 3：计算氦气的内能变化
氦气的摩尔定容热容C_v = (3/2)R，所以氦气的内能变化为：ΔU_He = n(3/2)RΔT。由于氦气和氢气的温度变化量相同，即ΔT相同，所以氦气的内能变化为：ΔU_He = (3/5)ΔU_H2 = (3/5)×5J = 3J。