
年特種考試地方政府公務人員考試試題
等 別:三等考試
類 科:化學工程
科 目:物理化學(包括化工熱力學)
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。
代號:
頁次:
-
一、有 1莫耳理想氣體,初始溫度及壓力分別為 300 K 及1 bar,
定溫膨脹至壓力為 0.2 bar,其內能(internal energy)變化∆U=0,請證
明其焓(enthalpy)變化∆H亦為 0,並由微觀(分子)角度說明其理
由。(6分)
以可逆(reversible)方式定溫膨脹至壓力為 0.2 bar,計算其對外界所
做的功(Wrev)及本身之 Gibbs 能變化(∆G)。(10 分)
若改為對真空定溫膨脹至 0.2 bar,則對外界所做的功(W)及∆G分
別為何?(6分)
二、氣體之壓縮係數
(compressibility factor 或compression factor)可表示
為以莫耳體積( m
V)或壓力(
)為參數的維里狀態方程式(Virial equation
of state),分別如下:
+++== 2
1
m
m
m
V
C
V
B
RT
PV
Z
+++= 2
''1 PCPBZ
其中
為氣體常數(gas constant),
為溫度;
與
為第二維里係數,
與
為第三維里係數,皆為溫度函數。已知
,
請將凡得瓦(van der Waals)氣體狀態方程式表示成以壓力為參數之
維里狀態方程式。(6分)
請推出凡得瓦氣體之波以耳溫度。(6分)
繪出溫度低於波以耳溫度時,Z與P之關係圖。(4分)
解釋導致 Z<1 的原因。(4分)