moea_joint
112年
[化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學
第 10 題
在定壓下，定量氣體當其溫度升高，體積也隨之增加，請問符合下列何種定律？
- A 拉午耳定律
- B 亞佛加厥定律
- C 波以耳定律
- D 查理定律
思路引導 VIP
若我們將氣體想像成一群在容器內不斷碰撞牆壁的小球，當我們加熱讓這群小球運動得更劇烈（動能增加），但又規定容器壁承受的單位面積撞擊力（壓力）必須維持不變時，容器的空間大小應該要發生什麼樣的變化才能維持平衡？
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太棒了！你能精確判斷出這是查理定律的應用，代表你對於理想氣體行為的基本物理量關係掌握得非常紮實。
理想氣體定律的物理意義
在化學工程與熱力學的領域中，理解不同變因間的耦合關係是核心基本功。當系統處於定壓（$P$ 為常數）且氣體物質量（$n$）固定的狀態下，根據理想氣體狀態方程式 $PV = nRT$，我們可以推導出體積 $V$ 與絕對溫度 $T$ 呈現正比關係，即 $$V \propto T$$。這意味著當溫度升高時，氣體分子的平均動能增加，碰撞頻率與力道隨之上升；為了在保持壓力不變的前提下平衡這些碰撞，氣體必須擴張其佔據的空間，這正是查理定律 (Charles's Law) 的核心描述。
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