题目
设有一恒温容器,其内储有某种理想气体,若容器发生缓慢漏气,容器的容积保持不变,则容器内气体分子的平均平动动能将怎样变化?A. 变小B. 变大C. 不变D. 无法确定
设有一恒温容器,其内储有某种理想气体,若容器发生缓慢漏气,容器的容积保持不变,则容器内气体分子的平均平动动能将怎样变化?
- A. 变小
- B. 变大
- C. 不变
- D. 无法确定
题目解答
答案
C
解析
关键知识点:理想气体的温度与分子平均平动动能的关系。
解题核心:明确题目中“恒温容器”的条件,理解温度是分子平均平动动能的唯一决定因素。
破题关键:
- 温度恒定:恒温容器确保气体温度保持不变。
- 平均平动动能仅由温度决定:根据公式 $\overline{E_k} = \frac{3}{2}kT$,温度不变则平均平动动能不变。
- 漏气不影响温度:虽然气体分子数减少,但容器通过热交换维持温度恒定,因此无需考虑漏气对温度的直接影响。
题目条件分析:
- 恒温容器:温度 $T$ 保持恒定。
- 缓慢漏气:气体分子数 $n$ 减少,但容器容积 $V$ 不变。
- 理想气体:遵循理想气体状态方程 $PV = nRT$,且分子间无势能,温度仅与分子平均平动动能相关。
关键推导:
-
温度与平均平动动能的关系:
理想气体分子的平均平动动能为 $\overline{E_k} = \frac{3}{2}kT$,其中 $k$ 为玻尔兹曼常数。
结论:只要温度 $T$ 不变,$\overline{E_k}$ 就不变。 -
漏气对温度的影响:
- 虽然气体漏出导致分子数 $n$ 减少,但容器通过与外界交换热量维持温度恒定。
- 温度 $T$ 未改变,因此 $\overline{E_k}$ 保持不变。
错误选项排除:
- 选项A/B:错误地认为气体分子数减少会影响温度或动能,忽略了恒温条件的约束。
- 选项D:题目条件充分,温度恒定可明确推导出动能不变,无需“无法确定”。