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年公務人員特種考試關務人員考試、
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年公務人員特種考試
移民行政人員考試及
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年國軍上校以上軍官轉任公務人員考試試題
代號：10870
等 別： 三等關務人員考試
類（科）別 ： 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。
全一頁
E
一、有一卡諾機（Carnot engine）操作於高溫 327℃及低溫 27℃之間。試問：
若該機效率為 0.25，當該機自高溫熱庫吸了 600 焦耳的熱量，該機對外作了多少
功？放了多少熱到低溫熱庫？（5分）
當卡諾機運行一循環後，高溫熱庫、低溫熱庫及卡諾機本身的熵（entropy）各改
變多少？（10 分）
該機可能的最大效率為何？如何達到此最大效率？（5分）
二、成分 A及B混合溶液的超額莫耳吉布斯自由能（excess molar Gibbs free energy），
，可表示為：
m
ΔG
{
}
2E
xAAAAm )1()12()-(1Δ−+−−= xcxbaxRTxG 其中 a, b, c 為常數，
為A的莫耳分率（mole fraction），R為氣體常數，T為絕對溫度。將 1莫耳的 A及
3莫耳的 B混合，試問此溶液的混合吉布斯自由能（Gibbs free energy of mixing）。
（10 分）
A
三、由連續反應，反應物 A生成 B，B生成 C，C再生成 D。假設 A的濃度維持固定為
a，D一產生則立刻移除。A到B，B到C，C到D的速率常數（rate constant）分別
為 、 及 ，對應的逆向反應之速率常數則分別為
1
k2
k3
k1
k、2
k及3
k。試計算在穩態
（steady state）時，B及C的濃度。（15 分）
四、紅外線光譜圖上的吸收頻率常以波數（wave number），cm-1，表示。若一吸收頻率
為3000 cm-1，試問對應了多少能量（以焦耳表示）？多少波長（以nm表示）？（
普蘭克常數，h＝34
10625.6
−
×
J s）（10 分）
五、相同的物質但具不同大小的兩種顆粒，假設表面張力相同，將兩種不同顆粒作比較，
何者蒸氣壓較高？（5分）
何者融點（fusion point）較高？（5分）
試以熱力學觀點解釋你的答案。（5分）
六、有一電池簡圖為 Ag(s) Ag(s)AgBr(s)AgBr(aq)
寫出電池還原極及氧化極的半反應，及電池的全反應。（10 分）
在25℃時AgBr(s)的溶解度為 6
106.2
−
×
mol L-1，試求該電池在此溫度下的標準電位。
（法拉第常數F＝96500 coul mol-1，氣體常數R＝8.314 J K-1 mol-1）（10 分）
七、解釋名詞：
共沸點（azeotropic point）（5分）
熱力學第三定律（5分）