两个容器中分别盛有氢气和氦气,若它们的温度和质量分别相等,则()A. 两种气体分子的平均动能相同B. 两种气体分子的平均速率相同C. 两种气体分子的平均平动动能相同D. 两种气体分子的内能相同

步骤 1：理解气体分子的平均动能和平均平动动能
气体分子的平均动能包括分子的平动、转动和振动动能。对于理想气体，分子的平均平动动能与温度有关，而与分子的种类无关。根据理想气体分子的平均平动动能公式，\( \frac{1}{2} m \langle v^2 \rangle = \frac{3}{2} kT \)，其中 \( m \) 是分子质量，\( \langle v^2 \rangle \) 是分子速度的平方的平均值，\( k \) 是玻尔兹曼常数，\( T \) 是温度。因此，对于相同温度的气体，分子的平均平动动能相同。

步骤 2：分析氢气和氦气的分子平均动能
氢气和氦气的分子质量不同，因此它们的平均动能（包括平动、转动和振动动能）不同。但是，由于它们的温度相同，根据理想气体分子的平均平动动能公式，它们的平均平动动能相同。

步骤 3：分析氢气和氦气的分子平均速率
由于氢气和氦气的分子质量不同，它们的平均速率不同。根据理想气体分子的平均速率公式，\( \langle v \rangle = \sqrt{\frac{8kT}{\pi m}} \)，其中 \( m \) 是分子质量。因此，对于相同温度的气体，分子的平均速率与分子质量的平方根成反比。由于氢气的分子质量小于氦气的分子质量，氢气的分子平均速率大于氦气的分子平均速率。

步骤 4：分析氢气和氦气的内能
内能包括分子的平动、转动和振动动能。由于氢气和氦气的分子质量不同，它们的内能不同。但是，由于它们的温度相同，根据理想气体的内能公式，\( U = \frac{3}{2} nRT \)，其中 \( n \) 是摩尔数，\( R \) 是理想气体常数，\( T \) 是温度。因此，对于相同温度和摩尔数的气体，它们的内能相同。但是，由于氢气和氦气的质量相同，它们的摩尔数不同，因此它们的内能不同。