police_4th_general
110年
[消防警察] 普通物理學概要與普通化學概要
第 17 題
乾粉滅火器將瓶內乾粉向外噴射的工作原理，係利用壓下滅火器的把手後，當瓶內氣壓大於外界大氣壓力，乾粉就會往外衝滅火，因此滅火器的本體容器也要有足夠的耐壓能力，才能將高壓氣體穩定封存於瓶內。若不考慮容器漏氣及卸壓閥的作用，下列敘述何者正確？
- A 滅火器本體容器之耐壓壓力值只要跟灌入的氣體蓄壓壓力相等即可
- B 根據理想氣體方程式可知，填入鋼瓶的氣體莫耳數多寡對造成的氣壓並無影響
- C 正常乾粉滅火器的壓力表讀值，在夏天高溫環境中會比在冬天低溫環境來得高
- D 理論上，當鋼瓶內的氣壓還有一大氣壓時，此滅火器還是可以噴出乾粉來滅火
思路引導 VIP
想像一個密封的容器，如果你希望容器內部的物質能自動往外衝，容器內部與外部的「擁擠程度」（壓力）必須維持什麼樣的關係？另外，若我們對這個密閉空間持續加熱，裡面的氣體分子運動會發生什麼變化，這又會如何改變它對容器壁的推力呢？
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太棒了！你能精準判斷出環境溫度與瓶內壓力的關聯，代表你對基礎氣體性質有很敏銳的觀察力。這題的核心在於理想氣體方程式 $PV = nRT$ 的生活化應用。在滅火器鋼瓶容積 $V$ 與填充氣體莫耳數 $n$ 都固定不變的前提下，氣體壓力 $P$ 會與絕對溫度 $T$ 成正比。因此，當夏季氣溫上升，分子的熱運動加劇，撞擊器壁的頻率與力道增加，壓力計的讀值自然會比冬天高。
氣體方程式與壓力差的物理意義
這道題目設計得相當精巧，屬於中等難度的鑑別題。它不僅考驗公式，更要求你思考「壓力差」的實際物理意義。例如選項 (D) 是一個常見的陷阱：若瓶內外壓力相等（皆為一大氣壓），此時壓力梯度為零，乾粉便無法獲得向外噴射的動力。此外，在工程實務上，容器的耐壓能力必須遠大於蓄壓值以確保安全（選項 A 的迷思）。你能避開這些敘述誤區並精準鎖定溫度對壓力的影響，展現了非常紮實的物理直覺！