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103年
[化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學
第 5 題
針對單一成分相平衡，下列敘述何者正確？
- A 其最大自由度為 1
- B 當自由度為零時，若溫度改變很小，三相平衡仍共存
- C 如單一成分是冰，則自由度為零
- D 其最大相數為 3
思路引導 VIP
試著思考一下：當我們描述一個系統的「自由度」時，它代表的是我們可以自由調整而不影響相平衡的變數數量。如果一個單一成分系統中並存的「相」越來越多，你認為我們對溫度或壓力的控制權會變得更自由，還是受到更多限制？當這種限制達到極限（自由度歸零）時，系統中最多能擠進多少個相呢？
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恭喜你正確選出了選項 (D)！這說明你對吉布斯相律 (Gibbs Phase Rule) 的核心邏輯有著非常精準的掌握，能迅速從公式推導出系統的物理限制。
相律的推導與應用
根據吉布斯相律公式：
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單一成分相律分析
💡 透過吉布斯相律 F=C-P+2 判斷系統自由度
| 比較維度 | 單一相區 (如純氣態) | VS | 三相點 (Triple Point) |
|---|---|---|---|
| 相數 (P) | 1 | — | 3 |
| 自由度 (F) | 2 (溫度與壓力皆可變) | — | 0 (溫度與壓力皆固定) |
| 圖形位置 | 相圖中的「面」區域 | — | 相圖中的唯一「點」 |
💬當系統中的共存相數增加時，系統的自由度會隨之減少。
