已知两瓶不同种类的理想气体, 分子平均平动动能相同, 但气体分子密度不同,求 :它们的温度是否相同 ? 压强是否相同 ? 关于物理学热运动的问题。

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因为温度是分子平均动能的标志,分子平均平动动能相同,它们的温度必然相同。 压强可以根据克拉伯珑方程(PV=nRT=mRT/M,m是气体的质量,M是气体的摩尔质量)来判断。 如果气体分子密度是指单位体积内的分子数,则 气体分子密度大的压强大(P=NRT)。 如果气体分子密度是指单位体积内的气体质量,则 气体分子密度大的压强不一定大(P=dRT/M,d表示密度,还要看摩尔质量的大小)。

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分子的平均平动动能是微观量,温度是宏观量,是大量分子统计平均的结果,两者的关系在理想气体的温度公式中表明:w=(2/3)kT,分子的平均平动动能决定了宏观上的温度。所以二者温度相同。而压强也是宏观量,它与分子的平均平动动能的关系可以由理想气体的压强公式给出,即:p=(3/2)nw。(其中n是分子数密度)。所以如果题目中的密度是单位体积内的分子数(即分子数密度n),则二者压强不相同。当然,压强也可以有理想气体状态方程得到:p=nkT(这是由pV=(m/M)RT推导而出的另一形式,也能得出如上结论。二楼的同学似乎有一个公式不准确:“P=NRT”,如果N是分子数密度的话,那么就不应该是摩尔气体常数R,而应该是玻尔兹曼常数k。最后,如果题目中的密度是指质量密度的话,那在未知气体种类的情况下,不能判定。

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具有相同平均分子动能的物体具有相等的温度;因而两瓶不同种类的理想气体, 分子平均平动动能相同,它们的温度相同;相同温度下,气体的压强只与气体的摩尔浓度有关,与质量密度无直接关系;因而难以确定它们的压强的大小;