109年:呼治儀器(2)
某氣體在0℃時的體積為546 mL,在壓力不變絕對溫度升高到幾度K時,其體積增加為1092 mL?
A100
B546
C273
D200
詳細解析
本題觀念:
本題考查查理定律(Charles's law):在壓力不變(等壓)的條件下,氣體體積與絕對溫度(Kelvin)成正比,即 V1/T1 = V2/T2,需先將攝氏溫度換算為凱氏溫度(K = ℃ + 273)再代入計算,是氣體定律計算題的經典題型。
選項分析
- (A) 100 ❌ 代入公式驗證:546/273 ≠ 1092/100,比例不成立,數值明顯偏低不合理。
- (B) 546 ✅ 正確答案,見下方解析。
- (C) 273 ❌ 273K 即為題目起始溫度(0℃),若溫度維持不變體積不會增加,此選項為誘答起始值而非答案,容易被誤選。
- (D) 200 ❌ 代入公式驗證:546/273 ≠ 1092/200,比例不成立,同樣不符合等壓下體積與溫度成正比的關係。
答案解析
題目給定初始條件:V1 = 546 mL,T1 = 0℃ = 273 K(凱氏溫度=攝氏溫度 + 273)。依查理定律等壓下 V1/T1 = V2/T2,代入 V2 = 1092 mL 求解 T2: T2 = T1 × (V2/V1) = 273 × (1092/546) = 273 × 2 = 546 K。由於體積剛好增為原本的兩倍,絕對溫度也必須剛好倍增才能維持等壓關係,這正是查理定律「等壓下體積與絕對溫度成正比」的直接應用。計算時務必
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