( ) 3.已知在某一溫度下，同種氣體分子的運動速率有大有小。今將同為5莫耳及100℃的氦氣及氮氣注入同一密閉隔熱的真空鋼瓶內，鋼瓶上裝設有一速度選擇閥，當此閥門開啟時可以使到達該閥門而速率高於400公尺/秒的鋼瓶內任何種類氣體分子單向通過此閥門，而脫離鋼瓶。待氦氣與氮氣達到熱平衡後開啟此速度選擇閥一段時間，然後關閉。當存留於鋼瓶內的氦氣與氮氣再次達到熱平衡後，則下列關於鋼瓶中氦氣與氮氣的敘述，何者正確？（氦氣分子量為4，氮氣分子量為28） (A)氦氣的溫度較氮氣高 (B)氮氣的溫度較氦氣高 (C)氮氣的分壓較氦氣高 (D)氦氣的分壓較氮氣高 (E)兩種氣體的分子數目相等。
參考解析
(1)熱平衡時，氦氣與氮氣分子的平均動能相等，此時氦氣分子的方均根速率大於氮氣分子。
(2)氦氣分子離開鋼瓶的數量大於氮氣，所以留在鋼瓶內的氦氣分子較少。
(3)再次達成熱平衡時，氦氣與氮氣的溫度相等，由於氦氣分子數量較少，所以鋼瓶內氦氣的分壓小於氮氣。
所以答案(C)
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