下列何種液化氣體推進劑(liquefied gas propellants)之蒸氣壓(vapor pressure)最高?
詳細解析
本題觀念
液化氣體推進劑(liquefied gas propellants)裝在密閉氣霧容器中時,液相與氣相會建立平衡;液面上方的壓力就是該物質在特定溫度下的蒸氣壓。比較不同推進劑時,必須在相同溫度與相近條件下判斷,蒸氣壓越高,容器可提供的推進壓力通常越大。
物質的沸點可作為快速判斷線索:在相同溫度下,沸點較低、分子間作用力相對較弱的物質,通常較容易進入氣相,蒸氣壓也較高。丙烷的常壓沸點約為 −42°C,遠低於正丁烷、HFA-152a 與 CFC-11,因此在本題選項中最容易揮發,常溫蒸氣壓最高。
選項分析
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A.CFC 11:錯誤。 CFC 11 在約 21°C 的蒸氣壓約為 89 kPa。它的沸點接近室溫,常溫下的平衡蒸氣壓遠低於丙烷,不能選為最高者。
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B.HFA 152a:錯誤。 HFA 152a 即 1,1-difluoroethane,在約 21.1°C 的蒸氣壓約為 536 kPa。這個數值雖高於正丁烷,仍低於丙烷約 855 kPa。
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C.butane:錯誤。 正丁烷在約 21°C 的蒸氣壓約為 221 kPa,低於 HFA 152a 與丙烷;若題目寫 butane,藥劑學推進劑比較通常是指正丁烷,不能因同屬烴類就推定其蒸氣壓最高。
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D.propane:正確。 丙烷在約 21°C 的蒸氣壓約為 855 kPa,高於 HFA 152a、正丁烷與 CFC 11,因此是四個選項中蒸氣壓最高的液化氣體推進劑。
答案解析
答案為 D。在相同溫度下,本題的蒸氣壓排序約為:丙烷 855 kPa > HFA 152a 536 kPa > 正丁烷 221 kPa > CFC 11 89 kPa。解題不應只看名稱或是否含鹵素,而要比較相同溫度下的平衡蒸氣壓;也可用沸點作為輔助判斷,沸點越低者通常越容易揮發。實際氣霧劑仍會受到溫度、混合比例、填充量與容器設計影響,但不改變本題四者的相對排序。
核心知識點
- 液化氣體推進劑在密閉容器內形成液氣平衡,蒸氣壓提供排出內容物的壓力。
- 蒸氣壓比較必須固定溫度;溫度升高時,液化氣體的蒸氣壓通常上升。
- 同溫下,沸點較低的物質通常具有較高蒸氣壓。
- 本題約 21°C 的排序為丙烷 > HFA 152a >正丁烷 > CFC 11。
- 氣霧劑配方還要考慮壓力安全性、可燃性、材料相容性與環境影響,不能只追求高蒸氣壓。