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单选题
在标准状态下,氧气和氦气气体温度相同,它们分子的平均动能ε(_)k和平均平动动能ε(_)kt的关系为( )。
A
εk和εkt都相等
B
εk相等而εkt不相等
C
εkt相等而εk不相等
D
εk和εkt都不相等
参考答案
参考解析
解析:
分子的平均动能包含平动动能、转动动能,即E=ikT。式中,k为玻尔兹曼常数,T为物质的温度,i为分子的自由度。根据能量均分定理,在温度为T的平衡状态下,物质(气体、液体或固体)分子的每一个自由度都具有相同的平均动能,其大小都等于kT/2。因此,如果某种气体的分子有t个平动自由度、r个转动自由度,即总自由度i=t+r,则分子的平均平动动能、平均转动动能分别为tkT/2、rkT/2,而分子的平均动能即为(t+r)kT/2。
根据分子平动原理,分子平均平动动能εkt=3kT/2,因而在温度相同的条件下,O2和He的分子平均平动动能相等。又O2为双原子分子,自由度i=5;He为单原子分子,自由度i=3;而分子的平均动能εk=ikT/2,因而二者的分子平均动能不相等。
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