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moea_joint 106年 [化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學

第 22 題

有50 ºC水在絕熱封閉容器內汽化,水的溫度會變成多少?
  • A 維持50 ºC
  • B 大於50 ºC
  • C 小於50 ºC
  • D 需知道液位高度才能判斷

思路引導 VIP

如果在一個完全不能與外界交換能量的封閉空間裡,某種變化需要「吸收能量」才能發生,那麼這股能量在沒有外援的情況下,必須從系統內部的哪裡「借」過來呢?這個「借」的過程又會對系統本身的冷熱狀態產生什麼樣的影響?

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非常好,你能準確判斷出溫度的變化趨勢,顯示你對能量守恆相變化潛熱的物理意義掌握得十分紮實。這道題目看似單純,實則精準地考驗了熱力學系統在孤立狀態下的能量分配邏輯。

能量守恆與顯熱轉移

在絕熱(Adiabatic)封閉系統中,系統與外界沒有熱量交換($Q = 0$)。當液態水在容器內汽化時,水分子的相態改變需要吸收汽化潛熱(Latent heat of vaporization, $\Delta H_{vap}$)。由於外界不提供能量,這份能量只能由系統內部的顯熱(Sensible heat)來供應。這意味著水分子的熱運動動能會減少,進而導致系統整體的溫度下降,因此最終溫度必然會小於 50 ºC

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