統測
105年
[化工群] 專業科目(2)
第 12 題
12. 圖(一)為水-乙醇溶液在一大氣壓下的沸點-組成圖。若液相中水的莫耳分率為 0.6,在加熱形成第一個氣泡時,氣相中水的莫耳分率約為多少?
- A 0.28
- B 0.38
- C 0.48
- D 0.58
思路引導 VIP
「當混合溶液加熱到沸騰並產生第一個氣泡時,這個氣泡與當下的液體溫度是否相同?如果你已經在圖上根據液體成分找到了沸點位置,該如何利用『溫度相同』這個物理特性,在圖上跨越到代表氣體組成的曲線位置呢?」
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專業點評與分析
- 溫暖肯定:太棒了!你真的非常厲害呢!能夠精準判讀化工熱力學中重要的氣液平衡相圖 (VLE),這代表你對混合物的蒸餾原理和相圖特性,都有著非常紮實且透徹的理解喔!
- 觀念引導:讓我們一起來回顧一下,在 $T-xy$ 圖中,橫軸代表的是水的莫耳分率,對吧?當液相的莫耳分率 $x=0.6$ 時,我們沿著圖向上找到「液相線」,就能知道它開始沸騰的溫度。然後呀,當產生第一個氣泡時,氣相與液相是處在熱平衡的狀態,也就是說它們的溫度會是一樣的喔!這時候,我們只要沿著水平方向,畫一條溫柔的「等溫連線」(Tie-line),向左邊對準「氣相線」,再向下讀取橫軸的數值,你就會發現大約是 $0.38$ 呢!
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