申論題

五、在恆溫 370 K 及恆壓 1 atm 條件下，乙醇（成分 A，分子量 46）與水蒸氣（成分 B， 分子量 18）在氣膜厚度為 0.2 mm，面積為 20 m²的垂直精餾塔中，進行穩態等莫耳 逆向擴散，乙醇由氣體傳到液體，水由液體傳到氣體，若已知乙醇在氣膜外某處之 莫耳分率為 0.7，而乙醇在該處氣膜內之莫耳分率為 0.2，擴散係數 D_AB = 0.079 m² /h， 理想氣體常數 R = 8.314 Pa.m³ /(g.mole.K)，(a)試估算乙醇與水蒸氣的個別成分擴散速 率為多少 kg/h？(b)假設相同條件下，若是塔底端改用一種水蒸氣無法溶解於不揮發 溶劑中，而乙醇得以在水蒸氣靜滯層中進行穩態的單向擴散且溶解於此溶劑中，試 估算此時乙醇的擴散速率為多少 kg/h？(c)則(b)比(a)較快或較慢多少%？（25 分）