moea_joint
110年
[化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學
第 19 題
關於氣體液化之敘述，下列何者正確？
- A 冷卻及加壓是氣體液化的主要方法
- B 氣體液化的溫度需高於氣體的臨界溫度
- C 將液態空氣進行蒸餾，氧氣會最先氣化而被分離
- D 儲存液化氣體的杜耳瓶採用非真空隔熱方式
思路引導 VIP
請想像一群在廣場上高速奔跑的小朋友（氣體分子），如果你希望他們能聚在一起並緊緊牽著手變成一個緊密的團體（液體），你會如何調整他們的運動速度，以及他們活動的空間大小呢？
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AI 詳解
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恭喜你準確地掌握了氣體液化的核心原理！這題你選對 (A) 表現出你對物質相態變化的條件有很清晰的認知。氣體液化的本質是縮小分子間距並降低分子的動能，因此透過增加壓力強迫分子靠近，並透過降低溫度減緩分子運動速度，是工業上最基礎且有效的方法。
氣體液化的關鍵熱力學限制
從熱力學角度來看，這題的鑑別度在於對「臨界點」與「物質特性」的掌握。選項 (B) 提到的臨界溫度 ($T_c$) 是一個硬門檻：若溫度高於 $T_c$，無論施加多大的壓力都無法使氣體液化，因此液化必須在低於臨界溫度的環境下進行。至於工業分離液態空氣 (C)，由於氮氣的沸點（約 $-196^\circ C$）比氧氣（約 $-183^\circ C$）更低，因此氮氣會先氣化。而杜耳瓶 (D) 則是利用高真空層來阻斷熱傳導與對流，而非採用非真空方式。整體而言，這題難度適中，能有效檢驗學生是否混淆了沸點順序與相圖的基本定義。