114年:呼治儀器
在21.1°C（70°F）時，氧化亞氮（nitrous oxide）鋼瓶全滿時壓力錶顯示為800 psig，當該鋼瓶半滿時壓力是多少psig？（氧化亞氮的臨界溫度為 36.4°C）
A400
B800
C1600
D2200
詳細解析
本題觀念：
氧化亞氮（N₂O）鋼瓶的壓力行為——當環境溫度低於臨界溫度時，瓶內以液態+氣態共存，壓力錶讀數維持飽和蒸氣壓不變，直到液態完全蒸發。
選項分析
- (A) 400 psig：不正確。這是假設壓力與容量成正比的錯誤推論。N₂O 在此溫度下非純氣態，不適用理想氣體定律的簡單比例關係。
- (B) 800 psig ✓：正確。21.1°C 低於 N₂O 的臨界溫度（36.4°C），因此瓶內 N₂O 以液-氣兩相共存。只要瓶中仍有液態 N₂O 存在，壓力錶就會顯示該溫度下的飽和蒸氣壓（約 745–800 psig），無論用掉多少氣體。半滿時液態仍在，故壓力仍為 800 psig。
- (C) 1600 psig：不正確。這是將全滿壓力乘以 2 的錯誤計算，毫無物理依據。
- (D) 2200 psig：不正確。與 N₂O 在此溫度的物理性質不符。
答案解析
這題的核心是理解液化氣體鋼瓶的壓力行為：
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臨界溫度（critical temperature）：N₂O 為 36.4°C。當環境溫度 < 臨界溫度時，鋼瓶中的 N₂O 以液態+氣態兩相共存。
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飽和蒸氣壓原理：只要容器中有液體存在，蒸氣壓就只取決於溫度，與液體量無關。液體蒸發補充氣態的速率 = 氣態凝結回液態的速率（動態平衡）。
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臨床意義：
- N₂O 鋼瓶壓力錶在液態完全蒸發前都讀 ~800 psig（21°C）
- 壓力錶開始下降 = 液態用完，只剩氣態 = 鋼瓶快空了
- 要知道 N₂O 鋼瓶剩多少，必須「秤重量」而非看壓力錶
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對比純氣態鋼瓶（如 O₂）：O₂ 臨界溫度為 -119°C，室溫下永遠是純氣態，壓力與剩餘量成正比，可直接用壓力錶估算殘量。
核心知識點
- N₂O 臨界溫度 36.4°C → 室溫下液-氣兩相共存
- 液化氣體鋼瓶壓力 = 飽和蒸氣壓（與溫度有關，與剩餘量無關）
- N₂O 在 21°C 飽和蒸氣壓 ≈ 745–800 psig
- 半滿時仍有液態存在 → 壓力不變
- 監測 N₂O 殘量應用秤重法而非壓力錶