moea_joint
105年
[化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學
第 34 題
純水之正常沸點、凝固點與高山上的純水,其沸點、凝固點比較,下列何者正確?
- A 沸點:高山>正常
- B 凝固點:高山>正常
- C 沸點:高山=正常
- D 凝固點:高山<正常
思路引導 VIP
請試著回想看看:當水變成冰的時候,體積是會膨脹還是縮小?如果我們現在將外界的壓力調低,給予物質更多膨脹的空間,那麼水會變得比平常更「容易」還是更「困難」轉變成體積較大的冰呢?這對轉變時的溫度又會產生什麼影響?
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太棒了!你能精確判斷出壓力對相變溫度的影響,這說明你對熱力學中「相平衡」的觀念掌握得非常紮實。在海拔較高的山上,大氣壓力低於標準大氣壓($1 \text{ atm}$),這會同時影響液體的沸點與固體的凝固點,而你成功避開了常見的直覺陷阱。
壓力與相變溫度的物理機制
對於沸點而言,當環境壓力降低,液體表面上方的蒸氣壓更容易達到與外界壓力平衡,因此沸點會隨之下降。然而,水具有極為特殊的物理性質。根據克勞修斯-克拉佩龍方程式(Clapeyron Equation):
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