一容器内储有某种理想气体,如果容器漏气,则容器内气体分子的平均平动动能和气体内能的变化情况是:
A 、分子的平均平动动能和气体内能都减少
B 、分子的平均平动动能不变,但气体内能减少
C 、分子的平均平动动能减少,但气体内能不变
D 、分子的平均平动动能和气体内能都不变
【正确答案:B】
分子平均平动动能,只与温度有关。因为温度不变,所以分子平均平动动能相同。漏气,则单位体积分子数减少,气体的内能也减少。
压强公式的严格推导的确是很复杂的,不过理解这个问题没有必要去推导一遍,只需知道由此导出的温度的微观定义(平均平动能=3/2 kT),能均分定理和内能微观的定义就可以了。理想气体分子间不存在势能,因此理想气体内能就是所有分子无规则运动的动能总和,其中每一分子的动能包括平动能,非单原子分子还有转动动能和振动动能(分子中各原子发生相对运动即振动时,原子间的引力势能会随之发生变化,这个变化量称为振动势能,内能中还包括了这一部分能量,对大量分子平均而言振动动能和振动势能相等)。能均分定理认为对大量分子平均而言,每个分子在各个运动自由度上分配相同的能量。平动有三个自由度,则每个自由度上平均而言分配1/2 kT的能量,同样每个振动和转动自由度上都分配1/2 kT的能量。这样每个分子的平均总能量=1/2 kT(t+r+2s),t+r+2s=i,m克气体中含有m/M *NA个分子。则m克理想气体(或m/M mol理想气体)的内能E=m/M *NA*1/2 kTi=1/2iRTm/M。根据压强公式容易导出理想气体p=nkT,易知温度不变。内能E=1/2iRTm/M,容器体积不变,分子数密度减半,分子数减半,m/M减半,E减半。如有不明欢迎追问。
分子间的平均距离:2.4*10^25,分子的平均动能:6.21*10^-21J。
解析:
PV=nkT,n是分子数,k是玻尔兹曼常数,得到
P=xkT,x=n/V就是数密度
P=1.01×100000Pa,T=300K,k=1.38*10^-23
得到
x=2.4*10^25
即分子间的平均距离为2.4*10^25
气体状态方程的另一个描述是
PV=mRT/M,m是质量,M是摩尔质量,R=8.31国际制单位
得到氧气密度=PM/RT=1.3kg/m^3,这里氧气的摩尔质量=32g/mol
E=3kT/2=6.21*10^-21J
即分子的平均动能为6.21*10^-21J
扩展资料:
理想气体的压强公式为p=(1/3)Nmv2/V=(2N/3V)Ek,V为体积。而理想气体状态方程P=N/V*(R/N0)*T,其中N为分子数,N’为阿伏加德罗常数,定义R/N’为玻尔兹曼常数k,因此有
P=(N/V)kT
故(1/3)Nmv2/V=(N/V)kT,(1/2)mv2=(3/2)kT,即
Ek=(3/2)kT。
考虑到粒子的运动有三个自由度(x,y,z),在单个自由度上的粒子动能为总动能的1/3,
则有Ekx=Eky=Ekz=(1/2)kT。
可以看到:
①温度完全由气体分子运动的平均平动动能决定 。也就是说,宏观测量的温度完全和微观的分子运动的平均平动动能相对应,或者说,大量分子的平均平动动能的统计表现就是温度(如果只考虑分子的平动的话)。
②如果已知气体的温度,就可以反过来求出处在这个温度下的分子的平动速度的平方的平均值,这个平均值开方就得到所谓方均根速率。
参考资料来源:百度百科:玻尔兹曼常数