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

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，涉及定容过程中的热容计算及不同气体分子自由度对热容的影响。

解题核心思路：

1. 确定两种气体的物质的量相等：根据题意，两容器容积、压强、温度相同，由理想气体状态方程可得它们的物质的量相同。
2. 分析定容过程的热量与内能变化关系：在体积不变的条件下，吸收的热量全部转化为内能，即 $Q = \Delta U$。
3. 利用不同气体的定容摩尔热容公式：刚性双原子分子（氢气）的 $C_{V,m} = \frac{5}{2}R$，单原子分子（氦气）的 $C_{V,m} = \frac{3}{2}R$。
4. 建立热量与温度变化的关系式，通过氢气的已知条件求出氦气的热量。

破题关键点：

• 明确两种气体的分子类型对应的热容值。
• 建立氢气和氦气的热量与温度变化的比值关系。

步骤1：确定物质的量相等

由理想气体状态方程 $pV = nRT$，两容器的 $p$、$V$、$T$ 相同，故氦气和氢气的物质的量 $n$ 相等。

步骤2：分析定容过程的热量

在定容过程中，热量全部转化为内能：
$Q = \Delta U = n C_{V,m} \Delta T$

步骤3：代入氢气的已知条件

氢气为刚性双原子分子，$C_{V,m} = \frac{5}{2}R$，吸收热量 $Q_{\text{H}_2} = 5\ \text{J}$，则：
$5 = n \cdot \frac{5}{2}R \cdot \Delta T$
解得：
$nR \Delta T = 2\ \text{J}$

步骤4：计算氦气的热量

氦气为单原子分子，$C_{V,m} = \frac{3}{2}R$，其热量为：
$Q_{\text{He}} = n \cdot \frac{3}{2}R \cdot \Delta T = \frac{3}{2} \cdot (nR \Delta T) = \frac{3}{2} \cdot 2 = 3\ \text{J}$