题目
6.一定量的理想气体,在容积不变的条件下,当温度降低时,分子的平均碰撞频率-|||-Z和平均自由程λ的变化情况是 () 。-|||-A.Z减小,但入不变 B.Z不变,但λ减小-|||-C.Z和λ都减小 D.Z和λ都不变

题目解答
答案

解析
本题考查理想气体在恒定容积下温度变化时,分子平均碰撞频率$Z$和平均自由程$\lambda$的变化规律。核心思路在于理解两者的物理意义及公式推导:
- 平均碰撞频率$Z$与分子平均速度有关,而分子平均速度随温度降低而减小;
- 平均自由程$\lambda$仅由分子数密度$n$决定,当气体量固定且容积不变时,$n$恒定,故$\lambda$不变。
关键公式与分析
-
平均碰撞频率公式:
$Z = n \sigma \sqrt{\frac{\pi k T}{m}}$
其中$n$为分子数密度,$\sigma$为碰撞截面,$k$为玻尔兹曼常数,$m$为分子质量,$T$为温度。
关键点:$Z$与$\sqrt{T}$成正比,温度降低时$Z$减小。 -
平均自由程公式:
$\lambda = \frac{1}{\sqrt{2} n \sigma}$
关键点:$\lambda$仅与$n$相关。题目中气体量固定且容积不变,故$n$恒定,$\lambda$不变。
结论
温度降低时,$Z$减小,$\lambda$不变,对应选项A。