化學工程 94 年高等化工熱力學考古題

將1 ㎏、100℃之銅，丟到一溫度為25℃的大湖（水重10,000,000 ㎏）中，請問： （20 分） 銅的焓變化多少？ 銅的熵變化多少？ 水的焓變化多少？ 水的熵變化多少？ 過程中系統的熵增加多少，是否可逆？ 銅之比熱為0.46 kJ kg-1 K-1，水之比熱為4.2 kJ ㎏-1 K-1。

（20 分） 將1 ㎏、25℃之苯，丟到一溫度為25℃的大湖（水重10,000,000 kg）中，請問過 程中系統的熵增加多少，是否可逆？（苯之分子量為72，水之分子量為18） 請問將1 ㎏、100℃之銅扔到水裡造成之污染（參考第一題）與1 ㎏、25℃之苯 扔到水裡造成之污染孰重？並試論環境污染與熱力學不可逆程度之關係。

水及蒸汽之熱力學數據如下：（20 分） 溫度(℃) 壓力(MPa) 狀態 (kJ ㎏ -1) (kJ ㎏ -1K -1) 25 0.1 水 105 0.367 250

飽和蒸汽 2800 6.069 370 10 過熱蒸汽 3000 6.069 請問： 將1 ㎏之水（25℃、0.1 MPa）以鍋爐直接加熱，來產生4 MPa、250℃之高壓飽 和蒸汽，需要提供多少熱能? 將1 ㎏之水（25℃、0.1 MPa）以鍋爐直接加熱，來產生1 ㎏在10 MPa、370℃之 過熱蒸汽，需要提供多少熱能？ 1 ㎏之過熱蒸汽（10 MPa、370℃）經由絕熱可逆膨脹成為4 MPa、250℃之高壓 飽和蒸汽，可得到多少機械功？ 相對於步驟以鍋爐直接加熱來產生4 MPa、250℃之高壓飽和蒸汽，利用步 驟及來產生相同末狀態之高壓飽和蒸汽之操作，有什麼好處？ 試論什麼是汽電共生，及汽電共生之優點。 H S 94 年公務人員升官等考試、94 年關務人員升官等考試試題 代號： 科 別： 化學工程（公務） 全一張 （背面） 16930 四、一有機溶劑之飽和蒸汽壓可用以下方程式表示：（20 分） [ ] [ ] 50 T 2700 13 Psat − − = K kPa ln 請計算此溶劑在50℃時的飽和蒸汽壓。 此溶劑在空氣中最低可燃濃度（Lower flammable limit）為7 %，請以爆炸及火災 危險的角度，評估使用此一溶劑是否安全。

有一氣體A 本身無毒，但會分解為B（氣體、有毒）及C（固體），人體對B 可接 受之最高濃度為100 ppm（體積分率）。（20 分） ) ( C ) ( B ) ( A s g g + ↔ 在25℃下，此一反應之吉伯氏自由能為20000 J，請問在300 K 下，有多少A 會分 解？環境中氣體A 之安全濃度如何？ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⋅ = K mol J 314 .8 R