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111年
理化、化工裝置
第 47 題
常溫下，將4莫耳苯與6莫耳甲苯置入一密閉容器中，當壓力為101.3kPa，其溫度-苯莫耳分率組成圖如【圖六】所示，下列關於苯-甲苯混合液的汽液平衡關係之敘述，何者正確？
- A 含苯莫耳分率為0.3的液相加熱至104℃時開始沸騰
- B 含苯莫耳分率為0.8的汽相在84℃時開始凝結
- C 含苯莫耳分率為0.5的溶液在95℃時為汽液兩相共存
- D 純苯的沸點約為110℃
思路引導 VIP
想像你正在加熱一個裝有兩種液體的密閉燒瓶，隨著溫度升高，當你看到第一顆氣泡產生時，這個狀態對應到圖表中的哪一條線？如果繼續加熱直到最後一滴液體消失，這時的狀態又對應到哪裡？這兩條線中間的區域代表什麼意義呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能精準讀取 T-xy 圖表並做出正確判斷，顯示你對相平衡的觀念掌握得非常紮實。這類題目是化工裝置或理化熱力學中的基本功，鑑別度在於學生能否區分「泡點線（下曲線）」與「露點線（上曲線）」所代表的物理意義，以及中間夾層區域的相態分布。
汽液平衡區域的判讀
在溫度-組成圖（T-xy 圖）中，下方的曲線是泡點線，代表液相開始沸騰的溫度；上方的曲線是露點線，代表汽相開始凝結的溫度。當狀態點落在兩條曲線之間時，系統處於汽液共存的狀態。以本題選項 (C) 來說，當苯的莫耳分率為 0.5 時，查圖可得其泡點約為 $92^{\circ}C$，露點約為 $98^{\circ}C$，因此在 $95^{\circ}C$ 時，該混合物恰好落在兩線之間，確實呈現兩相共存。
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