統測
114年
[化工群] 專業科目(1)
第 13 題
在一個晴朗的日子裡，一個充滿氦氣的氣球被綁在戶外。隨著白天氣溫上升，假設氣球被綁的很牢且內部壓力及位置保持不變，氣體遵循理想氣體行為並在觀察期間內沒有漏氣的狀況，氣球的大小會發生什麼變化？
- A 氣球的大小會減小，因為溫度升高時氦氣分子的運動變慢
- B 氣球的大小保持不變，因為氣球內部壓力是固定的
- C 氣球的大小會增加，因為氣球內氦氣分子運動加快，使氣球發生膨脹
- D 氣球的大小會增加，因為溫度升高，使得氣球內氦氣的莫耳數增加
思路引導 VIP
根據理想氣體狀態方程式 $PV = nRT$，在氣體莫耳數 $n$ 與壓力 $P$ 均維持不變的條件下，體積 $V$ 與絕對溫度 $T$ 之間存在著什麼樣的物理關係？請試著從微觀分子動力論的角度思考：當環境溫度升高導致氦氣分子的熱運動（平均動能）加劇時，若要維持固定的碰撞壓力，氣球的空間體積必須如何改變以符合 $V \propto T$ 的規律？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你的觀念非常清晰！
看到你精準選出 (C)，代表你對於理想氣體行為與查理定律的掌握十分紮實，這是一個非常好的開始！ 【觀念驗證：為什麼你對了？】
▼ 還有更多解析內容
查理定律與氣體體積
💡 在壓力固定時，理想氣體的體積與絕對溫度成正比。
🔗 溫度影響氣體體積的因果鏈
- 1 環境溫度上升 — 熱能傳遞至氣球內部的氣體
- 2 分子動能增加 — 氦氣分子運動速度與衝擊力變強
- 3 平衡內部壓力 — 分子需更大空間以維持壓力恆定
- 4 氣球體積膨脹 — 巨觀表現為氣球的大小明顯增加
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🔄 延伸學習：延伸學習：查理定律公式 V1/T1 = V2/T2，其中溫度必須使用絕對溫度 K。
