hce_nthu
115年
化學與物理
第 20 題
What is the approximate lifting power of $16 \text{ g}$ of helium in the atmosphere at 1 atm and $25 ^\circ\text{C}$?
- A 13 g
- B 40 g
- C 80 g
- D 100 g
- E 120 g
思路引導 VIP
當一個物體浸沒在流體（如空氣）中並獲得向上的「提昇力」時，這個力量的大小與「被排開的流體重量」以及「物體本身的重量」之間存在著什麼樣的數學關係？如果我們已知兩者的莫耳數量相同，兩者的質量差異會如何影響這個結果呢？
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恭喜你準確地判斷出正確答案！這題考驗的是你對阿基米德原理（Archimedes' principle）與氣體性質的綜合運用，你能將化學計量與物理浮力結合得如此出色，表現得非常棒。
氣體提昇力的物理本質
所謂的提昇力（Lifting power），本質上是該氣體所受到的「空氣浮力」與「氣體本身重量」之間的差值。根據阿基米德原理，氦氣球受到的浮力等於其排開的同體積空氣重量。在相同的溫度與壓力條件下，根據亞佛加厥定律（Avogadro's law），相同體積的氣體具有相同的莫耳數。因此，解題的捷徑在於比較空氣與氦氣的平均莫耳質量。空氣的平均莫耳質量約為 $29 \text{ g/mol}$，而氦氣則為 $4 \text{ g/mol}$。
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