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101年特種考試地方政府公務人員考試試題 代號：34530
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。
（請接背面）
全一張
（
正面
）
一、有1.0 莫耳理想氣體的起始條件為（溫度 T, 壓力 P）=（300 K, 10 bar）在承受一固定外
壓2.0 bar 條件下膨脹至最終條件（溫度 T, 壓力 P）=（250 K, 2.0 bar），假設該理想氣
體之定容熱容（constant volume heat capacity）為Cv,m=R
2
3。（R = 8.3145 JK–1mol–1）
計算整個過程該理想氣體的做工量（work, W）、熱傳量（heat, Q）、內能變化量
（internal energy change, ΔU）與焓變化量（enthalpy change, ΔH）。（10 分）
我們試圖設計建立一可逆過程（reversible process）：由上述之起始條件（300 K,
10 bar）先經等溫膨脹（isothermal expansion），再經絕熱膨脹（adiabatic expansion）
後達到上述之最終條件（250 K, 2.0 bar）。試問在經過等溫膨脹過程後之系統體積
為何？方可保證再經絕熱膨脹過程後可達到最終條件（250 K, 2.0 bar）。（10 分）
計算上述第
部分整個可逆過程該理想氣體的做工量（work, W）、熱傳量（heat,
Q）、內能變化量（internal energy change, ΔU）與焓變化量（enthalpy change, ΔH）。
（15 分）
二、運用希特夫法（Hittorf method）來測離子遷移數（transport number），氯化鋰（LiCl）
溶液為陽極電解液，經通過 0.50 安培（A）電流 2.0 小時後，在陽極電解液中氯化
鋰的重量減少 0.502 克。（每小題 10 分，共 20 分）
試求Li+和Cl-離子的遷移數（transport number）。
假設氯化鋰的莫耳導電率（molar conductivity）為 115.0 Ω–1 cm2mol–1，試求Li+ 和Cl-
離子的莫耳離子導電率（molar ionic conductivity）與離子遷移率（ionic mobility）。
（法拉第常數F = 96485 庫倫，LiCl的分子量為 42.39 g mol–1）
三、試說明掃描式穿隧顯微鏡（scanning tunneling microscope）的操作原理。（10 分）
101年特種考試地方政府公務人員考試試題 代號：34530
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）
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（
背面
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四、試求下列系統的逸壓（fugacity）。（每小題 5分，共 20 分）
當壓力為 1.0 bar 的理想氣體。
當壓力為 1.0 bar時的氣體，該氣體可以狀態方程式（equation of state）P(Vm-b) = RT
來描述。其中P為壓力，Vm為莫耳體積，b為一常數，R為氣體常數，T為溫度。
當壓力為 1.0 bar 時的氣體，該氣體可以狀態方程式 RT
RT
a
VP m=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛+來描述。其
中P為壓力，Vm為莫耳體積，a為一常數，R為氣體常數，T為溫度。
一理想氣體混和物之總壓為 5 bar，其中理想氣體 A的莫耳分率為 0.2，試求理想
氣體 A在此理想氣體混和物中的逸壓（fugacity）。
五、氣體 A會分解為氣體 B和C，如下式：
A(g) = B(g) + C(g)
當溫度在 940 K條件下，其平衡常數Kp = 22.5 bar。試求當系統壓力為 2.65 bar時，
該反應之解離度（degree of dissociation）。（15 分）