化學工程 107 年化工熱力學考古題

某工廠中有一股物料，流量為1000 kg/hr，比熱為1 kJ/kg．K，擬利用一 熱交換器，透過冷凝一大氣壓100℃飽和蒸汽，將此股物料從50℃加熱 到80℃。假設此飽和蒸汽可以全部冷凝為飽和水，其潛熱為2256 kJ/kg， 熱交換過程可視為絕熱。請問：（每小題5 分，共30 分） 物料吸收的熱量是多少？ 需要多少蒸汽？ 物料的熵增加多少？ 蒸汽冷凝的熵減少多少？ 工廠環境的熵變化為何？ 宇宙的熵變化為何？

凡得瓦方程式表示如下： 2 V a b V RT P − − = 在臨界點 0 V P V P c c T T 2 2 = ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ = ⎟⎠ ⎞ ⎜⎝ ⎛ ∂ ∂ 請計算：（每小題5 分，共20 分） 臨界體積Vc 與參數a, b 的關係。 臨界溫度Tc 與參數a, b 的關係。 臨界體積Pc 與參數a, b 的關係。 某物質的臨界溫度為Tc=5 K，臨界壓力為Pc=227 kPa。求此物質凡得 瓦方程式參數a, b。

今有一氧化物MO 在1 大氣壓，273 K 與純CO 接觸，產生CO2 MO(s) + CO = M(s) + CO2(g) 反應平衡後測量氣體密度為1.61 g/L；如果此反應在298 K 之下進行， 反應平衡後之氣體密度為1.89 g/L。假設理想氣體在1 大氣壓，273 K 的 體積是22.4 L/mol；請問：（每小題5 分，共30 分） 273 K 反應後氣體中CO 的重量分率？ 273 K 反應後CO 的莫耳分率？ 273 K 反應平衡常數是多少？ 273 K 反應吉伯氏自由能是多少？ 298 K 反應平衡常數大於1 還是小於1？ 反應是吸熱還是放熱？

有一雙成份系統A+B 在1 大氣壓的泡點（bubble point）及飽和氣液相 組成數據如下： T(K) 334.35 336.60 337.34 337.62 337.35 336.34 334.39 333.38 330.68 329.15 xA 0.00 0.18 0.26 0.36 0.45 0.56 0.68 0.75 0.92 1.00 yA 0.00 0.14 0.23 0.36 0.49 0.64 0.78 0.84 0.96 1.00 請問：（每小題5 分，共20 分） A 的沸點是多少？ B 的沸點是多少？ 此一系統共沸點是多少？ A 與B 分子是相排斥還是相吸引？