臺灣國際科展

侷限空間對水溶液莫耳熔點常數之影響

科展類別
臺灣國際科展作品
屆次
2012年
科別
物理與太空科學
得獎情形
四等獎
學校名稱
臺北市立建國高級中學
指導老師
陳洋元;朱正明
作者
吳維傑;謝庭豐
關鍵字
超冷水,奈米孔洞,熔點下降常數

摘要或動機

依據拉午耳定律,在稀薄溶液的條件下,其熔點下降溫度△T恆與溶質之重量莫耳濃度Cm成正比,亦即△T=KfCmKf被定義為莫耳熔點下降常數。又前人實驗出,純水熔點亦會因侷限在孔洞中而下降,稱超冷水。探討論文後發現熔點下降量與孔徑有之關係,我們便思考水溶液在空間侷限下是否也會有類似現象?於是我們將不同濃度的葡萄糖水溶液置於孔洞中測量其熔點。實驗發現葡萄糖水溶液在固定的孔洞中,熔點亦隨溶質之莫耳濃度上升而下降,符合拉午耳定律。改變孔徑的大小,進一步發現莫耳熔點下降常數k會隨著孔徑縮小而增大。顯然水溶液的熔點可同時受到空間侷限與溶質的莫耳濃度所影響,因此加入葡萄糖後,水溶液除遵循拉午耳定律的影響外,又使其熔點進一步下降。如何將拉午耳定律從單純的溶質的莫耳濃度函數,推導含蓋侷限空間R因子的通一公式,亦即更廣義的拉午耳定律:△T=k(R)×Cm是本計劃的主要目標。


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