國營聯招 化工製程化工熱力學、化學反應工程學106 年第 24 題單選題考點:熱力學第二定律考點:熵不減原理
製程設計階段,工程師以軟體計算得知,進出口流體達質量及能量平衡時,1 kg/h、100 bar、400 ºC蒸汽流進絕熱分液罐後,罐頂會有1 kg/h、421 bar、550 ºC蒸汽流出,罐底無流體流出,焓變化為0.0061 kcal/kg,熵變化為-0.1225 kcal/kg/k。請問可否依此計算結果建造製程?
A可以
B不可以正確答案
C可以,但分液罐製造廠商技術需精良
D可以,但須配合適當之控制系統
B正確答案
絕熱系統中熵變化為負值(-0.1225 kcal/kg/K),違反熱力學第二定律(熵不減原理),此製程在物理上不可實現。
逐選項解析
A可以熱力學第二定律✕ 易錯陷阱
題目敘述「質量及能量平衡達成」容易讓人誤認為製程可行,但滿足第一定律不代表滿足第二定律,熵變為負值已違反自然定律,無論技術多先進都無法實現。
B不可以熵不減原理✓ 正確
絕熱系統(Q=0)中,熵變化必須≥0(ΔS≥0)。本題熵變化為-0.1225 kcal/kg/K,為負值,違反熱力學第二定律,此結果在自然界中不可能發生,故不可依此建造製程。
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