普考申論題
110年
[天文] 普通物理學概要
第 一 題
📖 題組:
物質的狀態會隨溫度、壓力的變化而產生相變,已知物質 X 在 1 大氣壓(atm)的熔點是絕對溫度 195 K,5.2 atm 時的汽化點是 216 K。 (一)試問常見的物質三態為何?(3 分) (二)圖示為物質 X 的三相圖,試在答案卷複製圖示,並在圖上 A、B、C 等三個區域,標示物質 X 對應的三種不同物質形態。(6 分) (三)圖示三條曲線的交點 D 稱為什麼點?(2 分) (四)試問圖示橫軸與垂直虛線的交點 T,代表多少℃的溫度?(3 分) (五)試依圖示詳實說明,當壓力低於 D 點壓力時,物質 X 三態隨溫度逐漸升高會發生什麼改變?又稱為什麼現象?有別於高壓下的什麼相變過程?(6 分)
物質的狀態會隨溫度、壓力的變化而產生相變,已知物質 X 在 1 大氣壓(atm)的熔點是絕對溫度 195 K,5.2 atm 時的汽化點是 216 K。 (一)試問常見的物質三態為何?(3 分) (二)圖示為物質 X 的三相圖,試在答案卷複製圖示,並在圖上 A、B、C 等三個區域,標示物質 X 對應的三種不同物質形態。(6 分) (三)圖示三條曲線的交點 D 稱為什麼點?(2 分) (四)試問圖示橫軸與垂直虛線的交點 T,代表多少℃的溫度?(3 分) (五)試依圖示詳實說明,當壓力低於 D 點壓力時,物質 X 三態隨溫度逐漸升高會發生什麼改變?又稱為什麼現象?有別於高壓下的什麼相變過程?(6 分)
📝 此題為申論題,共 5 小題
小題 (一)
試問常見的物質三態為何?
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本題為基礎物理常識考題。考生只需直接點出自然界中最常見的三種物質狀態即可,作答應簡明扼要,確保穩拿基本分數。
小題 (二)
圖示為物質 X 的三相圖,試在答案卷複製圖示,並在圖上 A、B、C 等三個區域,標示物質 X 對應的三種不同物質形態。
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解題關鍵在於理解三相圖中溫度與壓力對物質狀態的物理意義。一般而言,物質在低溫且壓力較高的環境下呈固態,溫度升高後轉為液態,而在高溫或低壓下則呈氣態,據此原則即可直接對應圖中 A、B、C 三個區域。
小題 (三)
圖示三條曲線的交點 D 稱為什麼點?
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看到三相圖的交點,應立即聯想到熱力學中各相態的平衡條件。三條相變化曲線(熔化、汽化、昇華)交會的點,代表固、液、氣三態能在該特定的溫度與壓力下共存,此為基礎熱力學名詞定義。
小題 (四)
試問圖示橫軸與垂直虛線的交點 T,代表多少℃的溫度?
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先將圖表中的資訊與題幹文字做連結,判斷出虛線對應的壓力 5.2 atm 之相變溫度為 216 K。接著留意圖中橫座標的單位為攝氏(℃),利用絕對溫度與攝氏溫度的關係式(Tc = Tk - 273.15)進行換算即可得分。
小題 (五)
試依圖示詳實說明,當壓力低於 D 點壓力時,物質 X 三態隨溫度逐漸升高會發生什麼改變?又稱為什麼現象?有別於高壓下的什麼相變過程?
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解題應先辨識 D 點為三相點,觀察相圖中壓力低於 D 點時,水平等壓線隨溫度升高僅會直接從固態區(A 區)穿入氣態區(C 區)。接著對比高壓環境下,等壓線會依序穿過固態、液態(B 區)、氣態的路徑,即可精確點出「昇華」現象與高壓下「熔化、汽化」過程的差異。