题目
44. (2.0分) 最概然速率相同的两种不同理想气体,它们的麦克斯韦速率分布曲线一定相同。(2.0分)A. 对B. 错
44. (2.0分) 最概然速率相同的两种不同理想气
体,它们的麦克斯韦速率分布曲线一定相同。
(2.0分)
A. 对
B. 错
题目解答
答案
A. 对
解析
考查要点:本题主要考查对麦克斯韦速率分布函数的理解,特别是最概然速率与分布曲线的关系。
解题核心思路:
麦克斯韦速率分布曲线的形状由温度和分子的摩尔质量共同决定。当两种气体的最概然速率相同时,它们的温度与摩尔质量的比值($T/M$)必然相等,此时分布函数的所有参数均相同,因此分布曲线必然相同。
破题关键点:
- 最概然速率公式:$v_p = \sqrt{\frac{2RT}{M}}$,其中$T$为温度,$M$为摩尔质量。
- 若两种气体的$v_p$相同,则$T/M$比值相等。
- 麦克斯韦分布函数中的参数(如指数项和系数)均与$T/M$相关,当$T/M$相等时,函数形式完全相同。
麦克斯韦速率分布函数为:
$f(v) = 4\pi \left( \frac{m}{2\pi kT} \right)^{3/2} v^2 e^{-\frac{mv^2}{2kT}}$
其中$m$为分子质量,$k$为玻尔兹曼常数,$T$为温度。
关键推导:
-
最概然速率公式:
$v_p = \sqrt{\frac{2kT}{m}} = \sqrt{\frac{2RT}{M}}$
其中$M$为摩尔质量,$R$为气体常数。 -
分布函数参数分析:
- 指数项中的参数为$\frac{mv^2}{2kT} = \frac{Rv^2}{2T M}$,当$T/M$相等时,该参数与$v$无关的部分相同。
- 系数项$\left( \frac{m}{2\pi kT} \right)^{3/2}$也与$T/M$相关,当$T/M$相等时,系数项相同。
-
结论:
若两种气体的$T/M$比值相等(即最概然速率相同),则它们的麦克斯韦速率分布函数完全相同,分布曲线必然重合。