第1題
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？（10 分）
民國110年 高考三級 材料工程 材料熱力學考古題
民國110年 高考三級 材料工程 材料熱力學收錄考選部官方試題，共 8 題可線上瀏覽，考選部未公告本科目答案。
官方資料
題目與答案
第2題
A 與B 系統生成理想溶液，溶液的組成為ݔ，溫度為T。 理想溶液的 莫耳混合焓（molar enthalpy of mixing）為何？（3 分） 混合熵（molar entropy of mixing）為何？（3 分） 莫耳混合自由能（molar Gibbs free energy of mixing）為何？（4 分）
第3題
一莫耳理想氣體：起始的狀態是溫度T1 與壓力P1，經過斷熱壓縮 （adiabatic compression）程序到溫度T2 與壓力P2，經過等壓（P2）程序 回到起始的溫度（T1），然後經過等溫程序（T1）回到起始的狀態：溫度 T1 與壓力P1。 T1 與T2，何者的溫度較高？並請說明理由。（5 分） 請在P-V 圖上畫出上述的程序。（5 分）
第4題
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。 （10 分）
第5題
完成以下這個馬克斯威爾公式（Maxwell equations）( T V )S=？（2 分） 完成以下這個馬克斯威爾公式( P T )V=？（2 分） 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？（6 分）
第6題
一莫耳理想氣體，起始狀態是溫度T1與壓力P1，經過斷熱膨脹（adiabatic expansion）到達最終狀態溫度T2 與壓力P2。 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。（7 分） 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。（7 分）
第7題
原始進料1 莫耳的氨氣，在一標準大氣壓（1 atm）與溫度為673K 時進 行氨氣分解，反應式為ܰܪଷ（）= ଵ ଶܰଶ（）+ ଷ ଶܪଶ（）。假設氣體可以依 理想氣體來描述，此反應在673K 的反應自由能（Gibbs free energy of reaction ）為∆ܩଷ = −47370 ݆ݑ݈݁ݏ。 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。（5 分） 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。（5 分） 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？（6 分）
第8題
在一個標準大氣壓，元素A 與元素B 具有不同的晶體結構，它們的熔點 分別為330℃與230℃。A-B 二元系統具有一個共晶反應，共晶溫度為 180℃，共晶組成為60at.%B。A 中溶有B 的為α 相，B 中溶有A 的為β 相。在180℃，α 相中B 的溶解度為20at.%，β 相中A 的溶解度為5at.%。 請畫A-B 二元相圖，溫度從100℃到600℃。（6 分） 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）。（6 分） 請畫出在200℃，B 的組成從0 到100% 的活性（activity）。（8 分）