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107年公務人員高等考試三級考試試題
代號：37120
全一張
（正面）
類科： 材料工程
科目： 材料熱力學
考試時間： 2 小時 座號：
※注意：
可以使用電子計算器。
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。
（請接背面）
一、有一個 2莫耳的單原子理想氣體系統，初始狀態為壓力 20 atm、溫度 27℃（300K）。
假設此系統經絕熱膨脹（adiabatic expansion），壓力瞬間降為 5 atm、溫度為-53℃
（220K），試計算在此過程中，系統對外界所做的功與系統熵的變化値。（20 分）
已知條件：
單原子理想氣體定容比熱 Cv 為1.5R、R為氣體常數、R=8.314 J/(mole K)=1.987
cal/(mole K)= 0.082(liter-atm)/(mole K)。
二、有一個 5莫耳的理想氣體系統，初始狀態為壓力 P與溫度 25℃。試計算該系統等溫
自由膨脹（isothermal free expansion）到壓力為 0.5P時，系統吉布士自由能（Gibbs free
energy）的變化量。（20 分）
三、如圖一所示的部分氧化物Ellingham圖，試說明液態鋁（Al）是否可以還原氧化鉻（Cr
2
O
3
）？
另外，在 1,000℃時，CO/CO
2
比值需大於多少，矽（Si）元素才不會被氧化。（20 分）
圖一 部分氧化物 Ellingham 圖
107年公務人員高等考試三級考試試題
代號：37120
全一張
（背面）
類科： 材料工程
科目： 材料熱力學
四、某合金含銅量的莫耳百分比為 30 mol%，在 606℃時與純的固態一氧化銅（Cu
2
O）相
平衡，此時氧的分壓 2
Po
為1.37×10
-6
atm。試計算銅在合金中的活性（activity）及活
性係數。（20 分）
已知條件：
,)O(sCu(g)O
2
1
2Cu(s)
22
=+
)Kmole/(J314.8R =
五、如圖二所示的 A、B二元合金平衡相圖，試畫出在溫度 T
1
、T
2
及T
3
時，各相自由能
隨成分改變的自由能概略曲線（schematic free energy curve）。（20 分）
圖二 A、B二元合金平衡相圖
T1
T2
T3
ΔG
0
= -89136 J at 606℃