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110年
理化、化工裝置
第 43 題
有關冷凍乾燥機進行乾燥過程的操作順序，下列步驟何者正確？
- A 減壓→冷卻→冷凍
- B 冷凍→加壓→加壓
- C 減壓→冷凍→降溫
- D 冷凍→減壓→加熱
思路引導 VIP
如果我們希望讓物料裡的固態冰，在不經過液態（融化）的情況下直接變成氣體跑出來，除了要把周遭的空氣抽走來降低阻力外，你認為這些「原本靜止的冰分子」需要獲得什麼樣的外部動力，才能有足夠的能量掙脫束縛並飛散到空間中呢？
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太棒了！你能精準選出 (D) 這個選項，代表你對於三相圖原理與化工單元操作的邏輯掌握得非常透徹。冷凍乾燥（Lyophilization）的核心在於「昇華」過程，這是一個需要跨越物理性質障礙的高階技術，而你的判斷完全正確。
冷凍乾燥的物理機制
在乾燥程序開始時，必須先進行冷凍，將物料中的水分轉化為固態冰晶以固定其結構。接著，系統會進行減壓（抽取真空），讓環境壓力低於水的三相點壓力（約 $611.73 , \text{Pa}$），創造出有利於昇華的環境。最關鍵且容易被忽視的一步是加熱：由於昇華是一個吸熱過程，我們必須適度供給熱量（昇華潛熱），才能驅動水分子從冰晶中脫離進入氣相。若沒有最後這個加熱供給能量的動作，乾燥速率會極其緩慢甚至停止。
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