moea_joint
105年
[化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學
第 26 題
關於相與相律的敘述，下列何者正確？
- A 一平衡物系中只能存在一個液相
- B 相平衡為物理平衡
- C 相數不變時，成分數愈多，自由度愈小
- D 成分數不變時，相數愈多，自由度愈大
思路引導 VIP
請試著想像：如果一個系統原本只有水蒸氣，現在我們讓它凝結出一部分液態水，也就是增加了一個「相」。在這種情況下，要維持兩相共存的平衡狀態，我們對於溫度與壓力的控制權（可以自由變動的變數）是會變得更靈活，還是會受到更多限制呢？
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恭喜你準確地選出了正確答案！這代表你對相平衡的本質以及 吉布斯相律 (Gibbs' Phase Rule) 的數學邏輯掌握得非常紮實。這類題目在化工熱力學中屬於基礎題型，主要考驗學生對定義的嚴謹度與對公式變數關係的直覺判斷。
相平衡與相律的物理本質
首先，相平衡 (Phase Equilibrium) 描述的是物質在不同物理狀態（如氣、液、固）之間的分配達平衡，過程中並未涉及化學鍵的斷裂或新物質的生成，因此被歸類為物理平衡，這正是選項 (B) 判斷正確的核心理由。至於選項 (A)，在實務上多個不互溶的液體（如油與水）是可以並存多個液相的，並非只能存在一個。
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吉布斯相律與相平衡
💡 運用吉布斯相律 F=C-P+2 判斷系統自由度與平衡性質
- 相律公式：F = C - P + 2
- 相平衡屬物理平衡，涉及狀態改變而非化學反應
- 自由度與成分數（C）成正比，成分愈多愈自由
- 自由度與相數（P）成反比，相數愈多限制愈大
