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115學測自然 第17題 詳解

絕對溫度・比值 · 單選 · 題目出處:115 學年度學科能力測驗 自然考科(大學入學考試中心)

題目
【17-18 題為題組】下表為地球與月球的赤道日夜均溫:
地球:日間 31°C、夜間 23°C
月球:日間 121°C、夜間 −133°C

已知氣體分子平均動能正比於其克氏溫度(絕對溫度),則在月球赤道處,相同氣體分子的平均動能於日間為夜間的多少倍?
(A) 31/23 (B) 304/296 (C) 121/133 (D) 394/403 (E) 394/140

答案(E) 394/140看逐步解析 ↓

逐步解析

  1. 1

    認清溫標

    氣體分子的平均動能正比的是克氏溫度(絕對溫度,單位 K),不是攝氏讀數。所以拿到題目先別急著相除,第一步是把月球赤道的日、夜溫度都換成克氏溫標,比值才有意義。
  2. 2

    攝氏換克氏

    換算式為 T=t+273T=t+273。月球日間 t=121t=121 °C,換成 T=121+273=394T=121+273=394 K;夜間 t=−133t=-133 °C,注意負號,換成 T=−133+273=140T=-133+273=140 K。
  3. 3

    動能取比值

    平均動能正比於克氏溫度,日夜的平均動能比就等於克氏溫度比:394140≈2.8\dfrac{394}{140}\approx2.8,日間約為夜間的 2.8 倍。
  4. 4

    錯項與結論

    (C) 121/133 是拿攝氏數字直接相除、還把負號丟掉——攝氏零點是人為訂的,攝氏溫度之間沒有正比關係,這是本題最大的陷阱。(A) 31/23 與 (B) 304/296 用的是地球的數據,題目問的卻是月球。(D) 394/403 的分母 403 不是夜間溫度,而且整個比值小於 1,代表日間動能反而較小,與日間較熱矛盾。答案選 (E)。
答案
(E) 394/140

關鍵觀念:#克氏溫度 #平均動能 #攝氏轉換

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常見卡點
全班最容易錯在直接拿攝氏溫度相除而選 (C):凡是題目說「正比」「比值」,一律先用 T=t+273T=t+273 換成克氏溫標,因為攝氏零點是人為訂的、夜間的負號還會攪局。算完再做一次合理性檢查——較熱的日間動能一定較大,比值必須大於 1——就能同時排除 (C) 和 (D)。

還是卡住嗎?

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