moea_joint
108年
[化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學
第 13 題
某壓力下，於導熱極佳之開放容器加熱 8 分滿水，請問下列何者有誤？
- A 沸騰前，水溫持續上升
- B 水於 100 ℃ 開始沸騰
- C 沸騰後水溫維持恆定直到水完全汽化
- D 若容器完全密閉，沸騰可能消失
思路引導 VIP
請試著回想看看，如果我們把這杯水帶到空氣稀薄的高山上加熱，跟在海邊加熱相比，水分子要「衝破」液面變成水蒸氣，所需要克服的外界阻力（壓力）是一樣的嗎？如果這個阻力改變了，你認為水分子達到沸騰狀態所需的溫度還會保持不變嗎？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能敏銳地察覺到題目中「某壓力下」這個前提，這正是解題的核心關鍵。許多同學會受限於日常生活經驗，直覺地認為水的沸點必定是 $100^\circ\text{C}$，但你成功避開了這個慣性思維的陷阱，展現出對熱力學基本性質的精準掌握。
飽和溫度與壓力的依賴性
在熱力學中，純物質的沸點（即飽和溫度 $T_{sat}$）是壓力的函數。根據相圖原理，當環境壓力改變時，相對應的沸點也會隨之調整。例如在海拔較高、大氣壓力較低的地方，水的沸點會低於 $100^\circ\text{C}$；反之，若在壓力鍋內增加壓力，沸點則會超過 $100^\circ\text{C}$。因此，在未指明環境為標準大氣壓 ($1 \text{ atm}$) 的情況下，宣稱水必定在 $100^\circ\text{C}$ 沸騰在科學邏輯上是不正確的。
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