Q112.
氣體擴散係數與溫度及壓力之關係為何
化工 · 乙級 · 單元操作 · Q112
難易度分析
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本題考查基本物理化學概念的記憶與理解，需正確分辨溫度與壓力對擴散係數的不同影響方向，屬於基礎理論應用題。
正確答案：③隨溫度增加而增加，但隨壓力之增加而減少
③ 隨溫度增加而增加，但隨壓力之增加而減少:依據 Chapman-Enskog 理論，氣體擴散係數 D ∝ T^(3/2)/P。溫度升高使分子動能增大而促進擴散；壓力升高使分子平均自由徑縮短，擴散受阻而係數減小。
錯誤選項解析
- ① 隨溫度、壓力之增加而增加:氣體擴散係數並非隨壓力增加而增加。根據氣體分子運動論，壓力升高會使分子間碰撞頻率增加，反而會阻礙擴散，導致擴散係數下降。
- ② 隨溫度、壓力之增加而減少:溫度升高會使氣體分子平均動能增加，分子運動速率加快，因此擴散係數應隨溫度上升而增大，而非減少。
- ④ 隨溫度增加而減少，但隨壓力之增加而增加:此選項將溫度與壓力的影響完全顛倒。實際情況是擴散係數隨溫度增加而增大、隨壓力增加而減小。
Learning Tip
"本題核心考點為 Chapman-Enskog 方程式中擴散係數與 T、P 的函數關係。常考陷阱為將氣體擴散與液體擴散混淆——液體擴散係數受溫度影響較小，且壓力效應不明顯。實務上進行薄膜分離或吸收塔設計時，需正確掌握操作溫度與壓力對質傳速率的影響。"
學員答題分佈
①隨溫度、壓力之增加而增加0%
②隨溫度、壓力之增加而減少0%
③隨溫度增加而增加，但隨壓力之增加而減少0%
④隨溫度增加而減少，但隨壓力之增加而增加0%
此答題分佈是根據學員在 LongePass 模擬考等實際作答紀錄計算而成。與考友分享這道歷屆試題與詳細解析！