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國營聯招 化工製程化工熱力學、化學反應工程學114 年第 20 題單選題

若某氣體之狀態由300 K、100 kPa變為350 K、120 kPa,已知體積膨脹係數(volume expansivity) β = 3×10⁻³ K⁻¹,等溫壓縮係數(isothermal compressibility) κ = 1×10⁻² kPa⁻¹,假如初始體積為2 m³,請問改變後之體積為多少?

A1.64 m³
B1.90 m³正確答案
C2.35 m³
D2.77 m³
答案與詳解
B
正確答案
利用體積全微分積分式 ln(V₂/V₁) = βΔT - κΔP,代入溫度與壓力變化即可求得最終體積。

逐選項解析

A1.64 m³✕ 錯誤
計算錯誤,未正確應用體積隨溫度與壓力變化的全微分關係式。
B1.90 m³✓ 正確
C2.35 m³✕ 易錯陷阱
若將公式中的減號誤記為加號,算出 ln(V₂/V₁) = 0.35,V₂ ≈ 2.83 m³;或僅計算溫度膨脹未扣除壓力壓縮,皆會導致體積高估。
D2.77 m³✕ 錯誤

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