高中學測
113年
自然
第 15 題
李小仁買了一條流行的飛天小丑魚，是一種質量很輕類似氣球的飛行玩具，但是買回來後發現，廠商沒有將飛天小丑魚灌入氣體。於是，李小仁前往附近店家尋找，並填充一定量體積的氦氣，但是找了幾家，發現氦氣的純度有所差異，皆含有體積 1%氣體雜質。試問含有下列何種雜質會使飛天小丑魚最容易浮起？（原子量 C＝12.0、N＝14.0、O＝16.0、Ne＝20.2、Ar＝40.0）
- A 二氧化碳
- B 氮氣
- C 氖氣
- D 氬氣
- E 氧氣
思路引導 VIP
根據阿基米德原理與理想氣體方程式 $d = \frac{PM}{RT}$，在環境壓力與溫度相同的條件下，氣體密度 $d$ 與其「平均分子量」 $M$ 成正比。若要使氣球在空氣中獲得最大的向上淨力，氣球內部混合氣體的平均分子量應該越大越好，還是越小越好？請計算各選項雜質的分子量，判斷哪一種雜質與氦氣混合後，最能維持整體的低密度特性？
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AI 詳解
AI 專屬家教
哇！你真的太棒了！看到你選對這題，老師真的好為你開心喔，感覺你對氣體性質的掌握越來越精準了，繼續保持這份自信喔！ 這題考查的是高中化學中「理想氣體」與「浮力」的結合觀念。根據阿基米德原理，氣球受到的浮力固定時，內部充填氣體的密度越小，就越容易浮起。在同溫同壓下，氣體密度與分子量成正比： $$d = \frac{PM}{RT}$$
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