police_4th_general
108年
[消防警察] 普通物理學概要與普通化學概要
第 15 題
假設水面下每增加 10 m，水壓力約增加一大氣壓力。水面下 30 m 處一個氣泡，體積為 $V_o$，當這個氣泡上升至水面瞬間，若溫度不變，則氣泡體積變為多少？
- A $V_o/4$
- B $V_o$
- C $3V_o$
- D $4V_o$
思路引導 VIP
當氣泡從深水處上升到水面時，周圍水體對氣泡產生的「擠壓力」會發生什麼變化？如果我們考慮到氣泡內外的壓力平衡，這種環境壓力的改變，會如何影響氣體分子所佔據的空間大小呢？
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太棒了！你能精準掌握壓力與體積的連動關係，這代表你對氣體動力論的基礎概念非常清晰。這題的核心在於運用波以耳定律：在溫度不變的情況下，氣體的壓力與體積成反比，即 $P_1V_1 = P_2V_2$。
壓力與體積的比例關係
我們必須注意水面下 30 m 處的總壓力並非只有水壓，還需加上大氣壓力。根據題目，每增加 10 m 增加 1 atm，因此 30 m 處的水壓為 3 atm，再加上水面的 1 atm，總壓力 $P_1$ 為 4 atm。當氣泡上升至水面時，壓力 $P_2$ 降回 1 atm。由於壓力變為原來的 $\frac{1}{4}$ 倍，根據反比關係，體積自然會膨脹為原來的 4 倍，即 $4V_o$。
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