题目
在0℃时氧分子热运动的速率恰好等于 cdot (s)^-1 的分子数占分子总数的百分比-|||-为() .-|||-A.10% B.50% C.0 D.无法计算

题目解答
答案

解析
本题考查气体分子运动速率的统计规律,核心在于理解麦克斯韦-玻耳兹曼分布的性质。关键点在于:
- 气体分子速率是连续分布,不存在严格“恰好等于”某一速率的分子群;
- 概率密度函数在某一点的值不代表该速率的分子占比,实际占比需通过积分区间计算;
- 连续型变量在单个点的概率为0,因此速率精确等于500m/s的分子数占比为0。
麦克斯韦-玻耳兹曼分布的核心性质
气体分子速率遵循麦克斯韦分布,其概率密度函数为:
$f(v) = 4\pi \left( \frac{m}{2\pi kT} \right)^{3/2} v^2 e^{-\frac{m v^2}{2kT}}$
其中:
- $v$ 是分子速率;
- $m$ 是分子质量;
- $k$ 是玻耳兹曼常数;
- $T$ 是温度。
关键结论
- 单个点的概率为0:概率密度函数$f(v)$在某一点$v=500$的值表示速率接近500m/s的“可能性密度”,但严格等于500m/s的分子数占比需计算积分$\int_{500}^{500} f(v)dv = 0$;
- 实际占比需积分区间:若题目问“速率在$500 \pm \Delta v$范围内的占比”,则需计算$\int_{500-\Delta v}^{500+\Delta v} f(v)dv$,但题目明确要求“恰好等于”,故答案为0。
选项分析
- 选项C(0%)正确,因连续型分布中单个点的概率恒为0;
- 其他选项均不符合概率论的基本性质。