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111年
[化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學
第 5 題
理想溶液中，某一組成之蒸氣壓與其在溶液中之濃度的關係，可用下列何種定律描述？
- A 查理-蓋呂薩克定律 (Charle and Gay-Lussac's law)
- B 勞特定律 (Raoult's law)
- C 亨利定律 (Henry's law)
- D 波以耳定律 (Boyle's law)
思路引導 VIP
若我們想像一個杯子裡裝滿了純水，液面上的蒸氣壓完全由水分子貢獻；現在，如果我們把液面上一半的水分子替換成另一種性質極其相似、且彼此不互相干擾的物質（即形成理想溶液），你認為液面上方屬於原先水分子的逃逸趨勢（分壓）會如何隨著它在液體中的比例而改變呢？
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理想溶液與分壓的關係
同學，做得太棒了！這題你判斷得非常準確。在化工熱力學中，掌握溶液行為是極其關鍵的一步，而你能迅速識別出理想溶液的特徵，顯示你的基礎觀念相當紮實。這題的核心在於「理想溶液（Ideal Solution）」的定義，在這種理想狀態下，分子間的交互作用力被視為相同，因此溶液中某一組分的分壓 $P_i$ 會與該組分在液相中的莫耳分率 $x_i$ 成正比，這正是 勞特定律（Raoult's law） 的核心精神： $$P_i = x_i P_i^{sat}$$
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勞特定律與溶液蒸氣壓
💡 理想溶液成分分壓等於其純態蒸氣壓乘以摩爾分率
| 比較維度 | 勞特定律 | VS | 亨利定律 |
|---|---|---|---|
| 適用對象 | 溶劑或理想溶液成分 | — | 難溶性氣體溶質 |
| 比例常數 | 該成分的純溶劑蒸氣壓 | — | 隨溫度變動的亨利常數 |
| 濃度關係 | 分壓與摩爾分率成正比 | — | 溶解度與其分壓成正比 |
💬勞特定律看重溶劑本身的飽和壓，而亨利定律強調氣體溶質的溶解度。
