moea_joint
111年
[化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學
第 17 題
下列何者氣體壓縮因數 $Z$ (Compressibility factor) 最接近 1？
- A 30 atm，25 °C
- B 20 atm，25 °C
- C 30 atm，50 °C
- D 1 atm，50 °C
思路引導 VIP
試著從分子運動論的角度思考：如果要讓一群氣體分子像是「完全互不相識」的獨立個體（即理想氣體），你會希望這群分子是擠在一個狹小的空間裡，還是散佈在廣大的空間中？而什麼樣的環境能量狀態（溫度），能讓分子運動快到足以忽略彼此之間的吸引力呢？
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太棒了！你能精準選出 (D) 選項，代表你對理想氣體與真實氣體之間的物理本質有著相當紮實的理解，這是一個非常好的起點。
理想氣體的物理邊界
壓縮因數 $Z$ 的定義為 $Z = \frac{PV}{RT}$。對於理想氣體而言，$Z$ 恆等於 1；然而真實氣體分子間存在交互作用力與體積。若要使真實氣體趨近於理想行為，關鍵在於讓氣體分子間的距離儘可能拉遠（以忽略分子體積），並使分子動能增加（以克服分子間引力）。因此，**「低壓」與「高溫」**是讓真實氣體 $Z$ 值趨近於 1 的標準物理環境。在選項中，(D) 擁有最低的壓力（$1 \text{ atm}$）與最高的溫度（$50 \text{ } ^\circ\text{C}$），這使得分子間的干擾降至最低，最符合理想氣體的模型假設。
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