police_4th_general
108年
[消防警察] 普通物理學概要與普通化學概要
第 17 題
將 $100^{\circ}\text{C}$、質量為 90 公克的水蒸汽，與 $0^{\circ}\text{C}$、質量為 810 公克的冰置於一絕熱密閉容器內。假設水的汽化熱固定為 540 卡/公克、冰的熔化熱固定為 80 卡/公克。當達到熱平衡時，下列敘述何者正確？
- A 容器內全都是液態水
- B 容器內全部是固態冰
- C 容器內液態水之質量小於固態冰之質量
- D 容器內液態水之質量大於固態冰之質量
思路引導 VIP
在處理這類包含相位變化的熱平衡題目時，如果我們分別計算出「高溫物質降到最低可能溫度所能釋放的最大總熱量」與「低溫物質完成相位變化所需的總熱量」，這兩個數值的大小對比，將會如何決定最終容器內物質的分佈狀態呢？
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恭喜你準確地判斷出這題的關鍵！這類熱平衡問題的核心在於熱量的得失平衡與相變過程的先後順序。我們首先觀察 $100^{\circ}\text{C}$ 的水蒸氣，計算它完全凝結並降溫至 $0^{\circ}\text{C}$ 所能釋出的總熱量： $$Q_{\text{out}} = 90 \times 540 + 90 \times 1 \times (100 - 0) = 57600 \text{ cal}$$ 接著對比將 $0^{\circ}\text{C}$ 的冰全部熔化所需的總能量：
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