化學工程 101 年高等化工熱力學考古題

有一連續卡諾發動機，自 =1000℃高溫熱源接受熱 ， H T H Q& 並將廢熱 排放到 =100℃ L Q& L T W& 的低溫環境，發動機功率為 =100 kW。求： ㈠高溫熱源輸出熱的速率 。（2 分） H Q& ㈡低溫環境接受熱的速率 。（2 分） L Q& ㈢高溫熱源熵的變化速率 。（4 分） H S& ㈣低溫環境熵的變化速率 。（4 分） L S& ㈤卡諾發動機熵系統的變化速率 。（4 分） Sys S& ㈥卡諾發動機＋高溫熱源＋低溫環境組成宇宙熵的變化速率 。（4 分） Univ S& TH H Q& TL L Q& W&

㈠今有一理想氣體，其固定體積單位摩爾熱容（constant volume molar heat capacity） 為 A C = V ；假設系統熱力學狀態（溫度，單位體積）從 ) V , T ( 1 1 改變到 ) V , T ( 2 2 ； 請問單位摩爾內能U Δ 的變化是多少？（5 分） ㈡假如理想氣體為非理想，但滿足van der Waal 方程 2 V a b) V ( RT P − − = 且固定體積單位摩爾熱容為 BT A CV + = ；假設系統熱力學狀態（溫度，單位體 積）從 ) V , T ( 改變到 1 1 ) V , T ( 2 2 ；請問單位內能U Δ 的變化是多少？（15 分） 提示： V d P T P T dT C U d V V ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ − ⎟⎠ ⎞ ⎜⎝ ⎛ ∂ ∂ + =

有一A+B 雙成分混合物之單位莫爾過剩焓（excess enthalpy）可以用下列公式表示 mol J x 20)x ( H B A E − = ㈠請問將1 mol 的A 及1 mol 的B 混合時會放出多少熱？（10 分） ㈡請問將0.01 莫爾B 加到A 時放出多少熱？（10 分） 101年公務人員高等考試一級暨二級考試試題 類 科： 化學工程

有一A+B 雙成分混合物在50℃之汽液平衡數據如下 壓力（kPa） A 之摩爾分率 汽相 液相 25 27 29 31 33 35 37 39 0.9 1 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 請問該系統： ㈠會形成最高沸點共沸物還是最低沸點共沸物？（4 分） ㈡ 時的泡點壓力是多少？（4 分） 0.2 xA = ㈢ 時的露點壓力是多少？（4 分） 0.2 xA = ㈣ 泡點時A 的活性係數 是多少？（4 分） 0.2 xA = A γ ㈤ 泡點時B 的活性係數 是多少？（4 分） 0.2 xA = B γ

1 摩爾氣體A 解離成1 摩爾氣體B 和1 摩爾氣體C： C B A + → ；A 被放入一個密 閉容器，保持恆溫在298 K，初始壓力為1 個大氣壓。經過很長的時間，確保已平 衡達到後，分析在容器中的氣體組成發現A 的濃度為25 mol%；請計算： ㈠A、B 及C 的平衡摩爾數。（4 分） ㈡容器的平衡壓力。（4 分） ㈢在298 K 的反應平衡常數。（4 分） ㈣標準吉布斯反應自由能（standard Gibbs free energy of reaction）。（4 分） ㈤又反應是否自發（spontaneous）？（4 分）