化學工程 92 年高等化工熱力學考古題

解釋名詞：（每小題各5 分，共20 分） 活性係數模式(Activity Coefficient Model) 第二維里係數(Second Virial Coefficient) 節流程序(Throttling Process) 拉午耳定律(Raoult’s Law)

某雙成分溶液中，溶質(solute)之活性(activity, 2a )可表示為： ) 0.5x A(x ) /x ln(a 2 2 2 2 2 − = 其中 2x 表示溶質的莫耳分率，A 為一常數。請完成下列計算： 計算成分1 在x1 = 0.5 時的活性係數。（10 分） 計算此溶液在x1= x2 = 0.5 時的莫耳過剩自由能(molar excess Gibbs energy)。（10 分）

某雙成分系統在溫度為T 時達到汽液相平衡，若此系統之莫耳過剩自由能可以表示 為： 2 1 8 1 x x . RT G E = 且已知各成分在溫度T 時之飽和蒸汽壓分別為： 2 1 1 . P sat = bar ; 9 0 2 . P sat = bar 當 3.0 1 = x 時，計算此時之平衡壓力(bar)，及汽相組成。（10 分） 在此溫度時，此混合物若有共沸點，說明如何求出共沸壓力及組成（不必解出其 數值）。（10 分）

若正戊烷與丙醛系統之汽液相平衡結果如右圖1 所示， 則相對應之P-x-y 圖為何？（6 分） （y 及x 分別為汽相及液相之莫耳分率） x1, mole fraction of n-pentane in liquid y1, mole fraction of n-pentane in vapor 圖1 九十二年公務人員升官等考試試題 代號： 科 別： 化學工程 全一張 （背面） 16930 若蒸汽壓縮冷凍迴路(vapor compression refrigeration cycle)如下圖2 所示，其中壓縮 機為絕熱及可逆，請在T（溫度）-S（ ，entropy）相圖上表示此迴路程序。（7 分） 下圖3 為二成分系統之P-T 相圖，依據此相圖，在 aP P = 及 bP P = 時，畫出此系統 之T-x-y 相圖。（7 分）

回答下列各問題： 化學反應之平衡常數 ) ( a K 為溫度之函數，是否也是壓力之函數？請說明原因。 （6 分） 若某化學反應之平衡常數在某狀況下具有一個最大值，則此狀況下化學反應之焓 (enthalpy，H )改變量有何特別意義？（7 分） 4.5 莫耳氫氣，3 莫耳一氧化碳，與1.5 莫耳甲醇依下列反應進行： ) g ( OH CH ) g ( CO ) g ( H 3 2 2 = + 若氫氣反應了k 莫耳，則三種物質的組成如何表示？k 值的範圍為何？（7 分） 圖2 圖3 Pa Ta