摩尔数相同的氢气和氦气,如果它们的温度相同,则两气体:()。A. 内能必相同B. 分子的平均平动动能必相同C. 分子的平均动能必相同D. 分子的平均转动动能必相同

步骤 1：理解内能、平均平动动能、平均动能和平均转动动能的定义
内能是系统中所有分子的动能和势能的总和。对于理想气体，内能主要由分子的动能组成。分子的平均平动动能是分子在空间中平动运动的动能的平均值。分子的平均动能是分子所有运动形式（包括平动、转动和振动）的动能的平均值。分子的平均转动动能是分子在空间中转动运动的动能的平均值。
步骤 2：分析氢气和氦气的分子结构
氢气（H₂）是双原子分子，具有平动、转动和振动自由度。氦气（He）是单原子分子，只有平动自由度。
步骤 3：应用理想气体的内能和动能公式
对于理想气体，分子的平均平动动能与温度成正比，即 \( \frac{1}{2} m \langle v^2 \rangle = \frac{3}{2} kT \)，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，对于相同温度的氢气和氦气，分子的平均平动动能必相同。
步骤 4：分析内能和平均动能
氢气的内能包括平动、转动和振动自由度的贡献，而氦气的内能只包括平动自由度的贡献。因此，氢气和氦气的内能不一定相同。氢气的分子平均动能包括平动、转动和振动自由度的贡献，而氦气的分子平均动能只包括平动自由度的贡献。因此，氢气和氦气的分子平均动能不一定相同。氢气的分子平均转动动能不为零，而氦气的分子平均转动动能为零。因此，氢气和氦气的分子平均转动动能不一定相同。