115年:基礎呼治(2)

液態氧設備內之液態氧儲存溫度約為華氏(℉)幾度?

A-100
B-200
C-300
D-400

詳細解析

本題觀念

液態氧是把氧氣冷卻到極低溫後形成的液體,考點在於記住它的沸點與設備中維持液態所需的溫度。氧氣在接近標準大氣壓下的正常沸點約為 90.2 K,也就是約 −183°C;換算成華氏溫度約為 −297°F。設備內的液態氧會在接近這個沸點的低溫環境保存,因此四個選項中,−300°F 是最接近的約數。這裡問的是「約為」幾度,不是要求精確到小數點後的物理常數,所以要選擇最接近 −297°F 的數值。

液態氧與常溫下的氧氣瓶不同。氧氣瓶是以高壓方式保存氣態氧;液態氧設備則利用低溫讓氧氣維持液態,再由汽化器或相關裝置轉成可供使用的氣態氧。低溫狀態是液態氧能夠存在的必要條件,並不是把一般冷藏設備的溫度稍微調低即可達成。解題時可先抓住「氧氣沸點約 90 K」這個基準,再做單位換算與選項比較。

選項分析

A.−100°F:不正確。 −100°F 約等於 −73.3°C,仍比液態氧正常沸點約 −183°C 高出許多。在接近標準大氣壓的條件下,這樣的溫度不足以讓氧氣維持液態,因此不是設備內液態氧的約略儲存溫度。

B.−200°F:不正確。 −200°F 約等於 −128.9°C,雖然已屬低溫,但仍比約 −297°F 溫暖近 100°F。只把「低溫」當作判斷依據會誤選 B;液態氧需要的是接近其沸點的深度冷卻環境。

C.−300°F:正確。 氧氣的正常沸點約為 90.2 K,折算約 −297°F;四捨五入到百位數約為 −300°F。C 直接對應液態氧在設備中維持液態的低溫條件,也是本題最接近實際物理數值的選項。

D.−400°F:不正確。 −400°F 約低於 −240°C,遠低於氧氣正常沸點。這不是題目所要的近似儲存溫度;選項比 −300°F 更低,已偏離液態氧通常以沸點附近保存的概念。

答案解析

本題採公告答案 C。由氧氣正常沸點約 90.2 K 可知,液態氧設備必須維持約 −183°C 的深度低溫;使用華氏換算後約為 −297°F。比較 −100、−200、−300、−400°F,−300°F 與這個數值最接近,因此選 C。記憶時可以把 90 K、−183°C 與約 −300°F 視為同一組換算關係,遇到不同溫標時先確認單位,再判斷哪一個選項是合理的四捨五入值。

還要區分「正常沸點」與任何設備表面或周圍空間的測量溫度。實際設備會受到壓力、絕熱設計、液面、汽化速度與操作狀態影響,局部讀值不一定每一刻都完全相同;但國考選項以液態氧在接近大氣壓下的典型低溫作為判斷基準,仍以約 −300°F 最合適。

核心知識點

  1. 氧氣正常沸點約 90.2 K,約等於 −183°C 或 −297°F。
  2. 液態氧設備利用深度低溫保存氧氣;氧氣瓶則主要以高壓保存氣態氧,兩者原理不同。
  3. 溫度換算可用 °F = °C × 9/5 + 32;90.2 K 先減去 273.15 得到約 −183°C,再換算為約 −297°F。
  4. 面對「約為」的選擇題,應選與物理基準最接近的約數,而不是只看到所有選項都有負號就憑感覺判斷。

參考資料

  1. NIST Cryogen Safety
  2. What Is Liquid Oxygen?
  3. NIST Chemistry WebBook: Oxygen