高考申論題
112年
[職業安全衛生] 安全工程
第 三 題
某一廠於緊急應變時，欲利用加水稀釋外洩的丙酮以降低其危害。已知丙酮的閃火點為-18℃，若加入的水量其莫耳數為丙酮的兩倍時，此時丙酮水溶液的閃火點為何（該條件下丙酮的活性係數i為2.25）？若欲將丙酮水溶液的閃火點提高至20℃，試問水溶液中丙酮的莫耳分率為何（該條件下丙酮的活性係數i為8.97）？其中丙酮的蒸氣壓（mmHg）與溫度（K）的關係式如下：ln Psat = 16.6513 - 2940.46 / (T - 35.93)。氣相莫耳組成yi與液相莫耳組成xi間的關係可利用以下氣液平衡關係式求得：yiP = xiγiPsat。其中，P和Psat分別為氣相壓力（大氣壓）和飽和蒸氣壓。（25分）
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
解題核心在於理解混合液發生閃火的物理意義：當混合液中可燃物（丙酮）的『蒸氣分壓』，等於該純物質在純態閃火點時的『飽和蒸氣壓』時，混合氣體即達到燃燒下限（LEL）。透過氣液平衡關係式求出分壓，並利用給定的蒸氣壓與溫度關係式進行代數推導與反運算即可求解。
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【解題關鍵】混合溶液發生閃火的條件為：可燃性物質在混合液上方的蒸氣分壓，必須等於該純物質在其閃火點時的飽和蒸氣壓。關係式為：純物質閃火點飽和蒸氣壓 = 混合液中可燃物分壓 = x_i * γ_i * P_i^sat(T)。 【解答】 Step 1：計算丙酮於純態閃火點（-18℃）時的飽和蒸氣壓
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