化學工程 112 年化工熱力學考古題

112年專門職業及技術人員高等考試建築師、 25類科技師（含第二次食品技師）、大地工程 技師考試分階段考試（第二階段考試） 暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題 等 別：高等考試 類 科：化學工程技師 科 目：化工熱力學 考試時間：2 小時 座號： 不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。 本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。 某工程師宣稱發明一件可於穩流態（steady-flow）操作條件，將理想氣體 （ideal gas）分流之裝置。導入此裝置之理想氣體壓力和溫度為1 atm 與 300 K，而兩股分流後之理想氣體壓力和溫度則分別為1 atm 與400 K 以 及1 atm 與200 K。已知C௏ ∗＝21 J/mol∙K；R＝8.314 J/mol∙K。倘若所分流 流體流量均等，且裝置操作時無須額外加熱或作功，請問此一裝置是否 存在？（25 分） 某頭牛於常溫（25 ⁰C）、常壓（1 atm）環境打嗝，已知牛胃內之溫度與 壓力分別為38 ⁰C 與1.2 atm，且打嗝之氣體可視為凡德瓦氣體（P = ோ ் ௏ି ௕ − ௔ ௏మ），其中，a 與b 皆為常數。請估算打嗝過程所需提供之焓 （enthalpy）？（25 分） 由A、B 兩成分所組成之液相混合物， ݔ஺與ݔ஻分別為成分A 與成分B 之 莫爾分率（mole fraction），已知於定溫、定壓環境，成分A 之活性係數 （activity coefficient）可表達為ߛ஺= ݁ݔ݌ (ܽݔ஻ ଶ+ ܾݔ஻ ଷ)，其中，a 與b 皆為 常數。 請推導成分B 之活性係數為何？（15 分） 請問以ݔ஺表示此混合溶液之超額莫耳吉布斯自由能（excess molar Gibbs free energy）之展開方程式為何？（10 分） 碘之三相點（triple point）發生於112.9 °C、11.57 kPa，已知固態碘於三 相點之熔化熱（heat of fusion）為15.27 kJ/mol，且於各溫度環境之蒸氣 壓如下： 蒸氣壓（kPa）2.67 5.33 8.00 溫度（°C） 84.7 97.5 105.4 請問碘之大氣沸點（normal boiling point）為何？（25 分）