108年:呼治儀器(1)

何謂物質的臨界溫度(critical temperature)?

A由液態改變成氣態時的溫度
B由固態改變成氣態時的溫度
C在臨界溫度時,物質仍為氣體
D在臨界溫度時,物質仍為固體

詳細解析

本題觀念

臨界溫度(critical temperature)不是普通的沸點,也不是看到液體變成氣體時所記錄的任一溫度。它是物質仍可能維持液態、並且可以藉由加壓使氣體液化的最高溫度;超過這個界線後,不論施加多大的壓力,都不能形成可分辨的液相。這個概念要把「液體與氣體的相變」和「液化的上限」放在一起理解。題目選項 A 是四個選項中最接近的描述,但讀書時應補上臨界溫度的嚴格定義,才不會把它和一般汽化溫度混淆。

選項分析

  • A:正確,依官方答案採 A。 液態與氣態之間的相變和臨界溫度有關;在考題設定中,A 是最接近「液體到氣體」這個臨界相變概念的選項。不過,嚴格來說,臨界溫度不是每次液體變氣體時的固定溫度,而是液體可以存在、氣體可以被壓縮液化的最高溫度。低於臨界溫度時,增加壓力有機會使氣體凝結成液體;到達或接近臨界點時,液體與氣體的差異逐漸消失。
  • B:錯誤。 固態直接變成氣態稱為昇華(sublimation),例如某些固體在適當條件下直接產生氣體。這是固體—氣體相變,和臨界溫度所討論的液體—氣體邊界不同。不能因為兩者都涉及物態改變,就把昇華溫度當成臨界溫度。
  • C:錯誤。 臨界溫度的重點不是「物質仍為氣體」。在臨界溫度以下,物質可能因壓力改變而液化;在臨界溫度以上,才是無法單靠加壓產生獨立液相。臨界點附近的物質也不能簡單用普通氣體或普通液

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