109年:呼治儀器(1)

下列四個物質,那一個臨界壓力最大?

A氦氣
B氧氣
C二氧化碳
D笑氣(N₂O)

詳細解析

本題觀念

這題要比較的是臨界壓力(critical pressure),不是平常環境下的氣體壓力。臨界壓力是指氣體在臨界溫度時,能被液化所需的最低壓力;超過臨界溫度後,即使再加壓也不能只靠壓力使氣體液化。不同物質的分子間作用力、分子大小與排列特性不同,所以臨界壓力各不相同。解題時應把四種物質的臨界壓力放在同一單位比較,不能只憑「氧氣可助燃」或「二氧化碳常被壓縮」等日常印象判斷。臨界點是液體與氣體的性質逐漸變得無法區分的狀態;臨界壓力描述的是到達這個狀態所需的壓力,並非鋼瓶平常讀到的工作壓力。

選項分析

  • A:❌ 氦氣。氦的臨界壓力約 2.3 atm,四者中明顯最低。氦分子間吸引力很弱,必須在很低的臨界溫度下討論液化,但本題比較的是臨界壓力,不是臨界溫度。
  • B:❌ 氧氣。氧氣的臨界壓力約 49.7 atm,雖然比氦高,仍低於二氧化碳與笑氣。
  • C:✅ 二氧化碳。二氧化碳的臨界壓力約 73.0 atm,約 7.38 MPa,是四個選項中最大者,因此符合答案。
  • D:❌ 笑氣(N₂O)。笑氣的臨界壓力約 71.8 atm,和二氧化碳很接近,但仍略低於二氧化碳的約 73.0 atm,不能因為差距小就選 D。

答案解析

依物性資料,四種物質的臨界壓力約為:氦氣 2.3 atm、氧氣 49.7 atm、二氧化碳 73.0 atm、笑氣 71.8 atm。比

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