化學工程 92 年化工熱力學考古題（共 5 題）
資料來源：考選部歷屆試題｜法律人 LawPlayer 整理
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第 1 題
解釋下列各名詞：（每小題4 分，共20 分）
非理想溶液(non-ideal solution)
自由膨脹(free expansion)
剩餘性質(residual property)
維里狀態方程式(virial equation of state)
泡點壓力(bubble point pressure)

第 2 題
100 kg 的熱水，在100oC 時將熱量釋放給100 kg 且溫度為0oC 的冷水。
若只考慮熱傳，而不經由任何裝置作功，計算最後達到熱平衡之水溫 (K)。（6 分）
另一種方式乃先將高溫的熱水流至一個熱機 (heat engine)，作功之後，再將其排放
到低溫的冷水。若此程序為不可逆的操作，且總體熵改變量 (entropy change of the
universe) 為0.1 (kcal/kg K)，計算最後之水溫 (K)及所得到的功 (MJ)。（14 分）
(1 J = 0.239006 cal)

第 3 題
某氣體（視為理想氣體）原儲藏於高壓容器中，因為容器的缺陷而使氣體急速溢出。
此溢出程序為絕熱，且不考慮此氣體與外界大氣之混和。容器的體積為3 m3，氣體之
起初壓力為20 bar，外界之大氣壓力為1 bar，氣體之比熱為cv = 2.5 R，R 為氣體常數。
若欲計算此氣體溢出時，對外界大氣所作之功，說明計算時之系統 (system) 為
何？此系統為封閉 (closed) 或開放 (open) 之系統？（6 分）
計算此氣體溢出時，對外界大氣所作功之數值(MJ)。（14 分）
(R = 8.314 J mol-1 K-1 = 8.314×10-6 m3 MPa mol-1 K-1 =1.987 cal mol-1 K-1)

第 4 題
當溫度為T 時，某二成分系統（成分1 與成分2）之莫耳過剩吉布士自由能 (molar
excess Gibbs energy) 為：
GE/RT = 1.8 x1x2
且已知二成分在此溫度時之蒸汽壓分別為：
P1
VP = 1.24 bar    P2
VP = 0.89 bar
計算在此溫度時，共沸點之組成 x1 為何。（5 分）
計算共沸點之壓力 (bar)。（5 分）
描繪出此溫度時，此系統之P-x1-y1 相圖。（5 分）
在等壓條件時，描繪出此系統之T-x1-y1 相圖。（5 分）

第 5 題
氨氣（視為理想氣體）依照下列化學反應式而分解：
NH3(g) ⎯⎯→
←⎯⎯ 0.5 N2 (g) + 1.5 H2 (g)
此反應之莫耳標準吉布士自由能改變量(molar standard state Gibbs energy change on
reaction)，可由下式表示：
∆Go (cal/mol) = 10400 – 7.1 T log T – 3.79 T
若反應溫度為520 K，分別計算總壓力為1.0 及0.5 bar 時，氨氣之分解百分率(extent
of dissociation)。（12 分）
反應壓力降低對氨氣之分解是否有利？溫度降低是否同樣有利？簡述其原因。（8 分）

題目為考試當年公告版本，實務標準請以現行規範為準。