高考申論題
105年
[氣象] 大氣物理學(包括大氣輻射與雲物理)
第 一 題
對於空氣塊發生飽和凝結產生水滴的過程，有一些教科書常以一個空氣塊在特定溫度只能容納一定的水氣量的說法加以解釋，所以只要水氣量超過該空氣可以容納的極限（也就是飽和水氣壓），就會飽和凝結產生水滴。試以精確的雲微物理觀點，說明為什麼上述的說法與解釋在科學上而言並不是很正確地描述出大氣中雲滴的生成過程？（20 分）
📝 此題為申論題
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看到此題，應立即聯想「道耳頓分壓定律」破解「空氣容納水氣」的科普迷思，指出飽和實為相態變化的「動態平衡」。接著，必須切入雲微物理核心：區分「均質核化」與「異質核化」，利用「凱耳文效應（曲率效應）」說明純水滴生成的極大阻礙，最後以「柯勒理論（Köhler theory）」與「雲凝結核（CCN）」解釋真實大氣中雲滴生成的物理機制。
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【破題】 「空氣容納水氣極限」的說法是一種為便於大眾理解而過度簡化的科普比喻。在嚴謹的雲微物理學中，飽和水氣壓與空氣的存在與否無關，且達到平面的飽和水氣壓並不意味著雲滴能自然生成。真實大氣中的雲滴生成，必須克服微觀物理上的能量障礙，依賴雲凝結核進行異質核化。 【論述】
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