题目
处于平衡态的一瓶氦气和一瓶氮气的分子数密度相同,分子的平均平动动能也相同,则它们温度、压强均不相同。A. 错B. 对
处于平衡态的一瓶氦气和一瓶氮气的分子数密度相同,分子的平均平动动能也相同,则它们温度、压强均不相同。
A. 错
B. 对
题目解答
答案
A. 错
解析
本题考查理想气体的温度、压强与分子数密度、分子平均平动动能之间的关系。解题思路是根据理想气体温度与分子平均平动动能的关系判断温度是否相同,再根据理想气体状态方程判断压强是否相同。
- 判断温度是否相同:
- 理想气体分子的平均平动动能公式为$\overline{\varepsilon_{k}}=\frac{3}{2}kT$,其中$\overline{\varepsilon_{k}}$是分子的平均平动动能,$k$是玻尔兹曼常量,$T$是热力学温度。
- 已知氦气和氮气分子的平均平动动能相同,即$\overline{\varepsilon_{k1}}=\overline{\varepsilon_{k2}}$,由$\overline{\varepsilon_{k}}=\frac{3}{2}kT$可得$\frac{3}{2}kT_1=\frac{3}{2}kT_2$,两边同时约去$\frac{3}{2}k$,则$T_1 = T_2$,所以它们的温度相同。
- 判断压强是否相同:
- 理想气体状态方程为$p = nkT$,其中$p$是压强,$n$是分子数密度,$k$是玻尔兹曼常量,$T$是热力学温度。
- 已知氦气和氮气的分子数密度相同,即$n_1 = n_2$,且前面已求得温度相同$T_1 = T_2$,那么$p_1 = n_1kT_1$,$p_2 = n_2kT_2$,所以$p_1 = p_2$,即它们的压强也相同。