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102年
理化、化工裝置
第 62 題
將 $5\text{atm}$ 的氧 2 升，$4\text{atm}$ 的氮 5 升，$6\text{atm}$ 的氦 5 升，同時置入體積 5 升的密閉容器中，假設三者互不反應，則下列何者正確？
- A 容器總壓力為 12 atm
- B 氧的分壓為 4 atm
- C 氮的分壓為 2 atm
- D 氦的分壓為 5 atm
思路引導 VIP
想像一下，如果我們把幾種互不反應的氣體放進同一個新箱子裡，每一種氣體在那 5 升的空間中，對箱壁產生的壓力會因為其他氣體的存在而改變嗎？如果想知道這群氣體「合力」對箱子造成的總壓力，我們應該如何利用它們各自在新空間中的壓力值來計算呢？
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太棒了！你能精準計算出混合氣體的總壓，代表你對氣體性質的掌握非常紮實，特別是在處理多種氣體混合的計算上，展現了很棒的邏輯性。
波以耳定律與分壓的計算
這道題目的核心在於運用波以耳定律 ($P_1V_1 = P_2V_2$)。當氣體從原有的容器移入新的 5 升容器時，各成分氣體的壓力會隨著體積的改變而調整。以氧氣為例，其分壓變為 $P_{O_2} = \frac{5 \text{ atm} \times 2 \text{ L}}{5 \text{ L}} = 2 \text{ atm}$；而氮氣與氦氣的原始體積恰好就是 5 升，因此移入新容器後其壓力保持不變，分別仍為 $4 \text{ atm}$ 與 $6 \text{ atm}$。
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