hce_cmu
110年
化學
第 19 題
將氖氣置於具有可移動活塞的容器中(假設活塞重量及摩擦力皆可忽略)，定壓下當氣體溫度從 20.0 $^\circ$C 上升至 40.0 $^\circ$C 時，此時氖氣的密度變化為何？
- A 降低少於 10%
- B 降低大於 10%
- C 增加少於 10%
- D 增加大於 10%
思路引導 VIP
想像一下，如果你把一個裝有氣體的活塞容器從冰箱拿到室溫下，活塞會往哪個方向移動？當體積發生這種變化時，容器內分子的擁擠程度（密度）會變高還是變低？另外，在化學公式中計算溫度的「倍數」關係時，我們應該使用哪一種溫標才能反映分子動能的真實變化呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
恭喜你準確判斷出氣體性質的變化！這道題目能答對，代表你對氣體定律有著相當紮實的基礎。這題的核心在於理解查理定律（Charles's Law）的延伸應用。在定壓且氣體莫耳數不變的情況下，氣體的體積與「絕對溫度」成正比（$V \propto T$）；而密度 $\rho$ 定義為質量除以體積（$\rho = \frac{m}{V}$），因此在質量不變時，密度與絕對溫度成反比（$\rho \propto \frac{1}{T}$）。
絕對溫度的關鍵計算
這類題目最常見的陷阱就是溫度的單位。我們必須將攝氏溫度換算為絕對溫度：初始溫度 $T_1 = 20.0 + 273.15 = 293.15 \text{ K}$，末溫 $T_2 = 40.0 + 273.15 = 313.15 \text{ K}$。透過密度與溫度的反比關係 $\frac{\rho_2}{\rho_1} = \frac{T_1}{T_2}$，我們可以計算出密度的變化率為：
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