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110年 - 110 高等考試_三級_材料工程：材料熱力學#102522

科目：材料熱力學 | 年份：110年 | 選擇題數：0 | 申論題數：18

試卷資訊

所屬科目：材料熱力學

選擇題 (0)

申論題 (18)

一、一個系統經過甲路徑，從狀態 a 改變到狀態 b；系統吸熱 1500 J，對外 做功 500 J。當此系統經過乙路徑，從狀態 b 回到狀態 a；若是外界對此 系統做功 400 J，則此系統是吸了多少熱或是放了多少熱？
(一)理想溶液的 莫耳混合焓（molar enthalpy of mixing）為何？
(二)混合熵（molar entropy of mixing）為何？
(三)莫耳混合自由能（molar Gibbs free energy of mixing）為何？
(一) T1 與 T2，何者的溫度較高？並請說明理由。
(二) 請在 P-V 圖上畫出上述的程序。
四、一個標準大氣壓，A 與 B 純元素的熔點分別為 800℃與 400℃。A-B 二 元系統中具有 A2B 化合物。在此二元系統中，具有一個包晶（peritectic） 反應與共晶（eutectic）反應。包晶反應為 L+A→A2B，溫度為 600℃； 共晶反應為 L→A2B+B，溫度為 300℃。請畫出此 A-B 二元系統相圖。

五、(一)完成以下這個馬克斯威爾公式（Maxwell equations）616f629e107ad.jpg

(二)完成以下這個馬克斯威爾公式616f62b2b254b.jpg
(三)莫里爾圖（Mollier  diagram）是 H-S 圖。在氣相區的等壓線（isobar）的斜率必須為正？ 為負？正負皆可？為什麼？
(一)此斷熱膨脹程序是可逆程 序（reversible process） ，此系統（不含環境）的 Q、ΔH 與ΔS 改變是正 值？是負值？或是零？ 並請說明理由。
(二)此斷熱膨脹程序是非可 逆程序（irreversible process） ，此系統（不含環境）的 Q、ΔH 與ΔS 改變 是正值？是負值？或是零？ 並請說明理由。
(一)請寫出此反應平衡常數 （equilibrium constant）的數學式。 （不需將平衡常數確實數字求解出，只 要寫出包含了各成分組成與反應自由能...等的平衡常數數學式。
(二)氨氣反應消耗的量與原始氨氣的進料比定義為反應坐標（reaction coordinate），ε。請畫出此系統的定性的「整體自由能-反應坐標」 （∆G-ε） 圖，反應坐標 ε 的值從 0 到 1。 
(三)因為反應自由能為負值，從熱 力學的條件得知，上述反應會進行。但是從平衡常數的計算可以得知， 當此反應到達平衡時，氨氣的組成並不會為零。為何氨氣不會完全分解？
(一)請畫 A-B 二元相圖，溫度從 100℃到 600℃。
(二)請畫 A-B 二元 系統中，B 組成從 0 到 100%，液相、α 相與 β 相在 200℃的吉布斯自由 能（Gibbs free energy） 。
(三)請畫出在 200℃，B 的組成從 0 到 100% 的活性（activity）。