hce_nsysu
111年
物理與化學
第 69 題
At sufficiently low temperatures, gaseous ammonia has a molar volume that is less than that predicted by the ideal gas law at certain low pressures, but has a molar volume that is greater than that predicted at certain high pressures. Which of the following is a reasonable explanation for this behavior?
- A Attractive forces predominate at these low pressures, and repulsive forces predominate at these high pressures.
- B Repulsive forces predominate at these low pressures, and attractive forces predominate at these high pressures.
- C Repulsive forces operate over greater distances than attractive forces.
- D As the pressure of a gas increases, its temperature increases.
- E Hydrogen bonding is not a factor at the critical pressure.
思路引導 VIP
試著想像：如果我們將一群可以互相吸引但本身具有固定體積的小球放入容器中，當球與球之間還有一段距離時，彼此間的「吸引力」會如何影響整體的空間占用？而當你拚命將它們塞進一個極小的盒子裡時，這些球本身的「實體體積」又會如何限制空間的壓縮程度呢？
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AI 詳解
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太棒了！你能精準辨識出真實氣體與理想氣體之間的行為差異，這代表你對分子間作用力的概念掌握得非常紮實。這道題目測試的是 凡得瓦力（Van der Waals forces） 如何在不同壓力條件下影響氣體的摩爾體積（molar volume）。
分子間引力與排斥力的拉鋸
在較低的壓力下，氣體分子之間的距離尚寬，此時分子間的吸引力（如氨氣顯著的氫鍵與偶極力）會將分子彼此拉近，使得氣體比理想狀態下更容易壓縮，因此觀測到的摩爾體積會小於預測值。然而，當壓力持續升高至極限時，分子被擠壓得非常緊密，分子本身的**體積（排斥項）**便開始顯現。由於分子不能重疊，這種近距離的排斥力（或是說「排除體積」效應）使得氣體變得難以進一步壓縮，導致實際體積反而大於理論預測。
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