~屋塔房小猫~

說到化工所另一個重點考試科目，那就是化熱化動了。化熱化動有不少地方也是相當抽象，尤其是化熱有不少地方是假想的概念，所以常有人說：熱力學是一種信仰！但老師強調的的是觀念，只要觀念建立夠完整詳盡，那就不必再擔心學不好了。老師最有名的一句話：「不管學生原本的基礎如何，我不會放棄任何一位學生！」目的就是希望不管大家的基準點如何，最後都能夠達到成功的終點！

以下針對化熱化動，提供課程架構與章節重點，供同學在準備研究所考試時之參考。

（一）化工熱力學：
　1. 熱力學第一定律：
　　(1) 熱力學第一定律有三個方程式，所以要清楚分出： closed system/open system，steady-state/unsteady-state，即可選出　　　正確方程式。
　　(2) 理想氣體 (ideal gas)所引出的重要關係式要活用。
　2. 氣體行為論：
　　(1) 恆溫 (isothermal)，恆壓(isobaric)，恆容(isochore)，絕熱(adiabatic)， 四種特殊路徑的△H、△U、W、Q計算。
　　(2) 真實氣體壓縮因子 (compressibility factor)的認識。
　3. 焓：
　　(1) △ H有三種，狀態變化熱(sensible heat)，相變化熱(latent heat)，化學反應熱(reaction heat)。
　　(2) 反應熱以非標準反應熱為主，解法是利用標準反應熱、經 diagram修正成非標準反應熱。
　4. 熱力學第二定律：
　　(1) 熟記熱力學第二定律的文字敘述 (statements)與數學表示式 (mathematical expression)。
　　(2) 熟機的原理及公式。
　　(3) 五種△ S的基本計算。
　　(4) 題目很活，須多做題目以增加想像力。
　5. 熱力學關係式與純物質相平衡：
　　(1) 魔術方塊所引出的 12個關係式須熟記(口訣)。
　　(2) 真實氣體△ H、△U、W、Q、△S計算的兩種方法要知道，尤其是全微分法。
　　(3) 純物質相平衡 (SLE、VLE)的方式推導與計算均重要、代數法與作圖法亦要熟。
　6. 單一相溶液熱力學：
　　(1) 要以物理意義了解 Mi、fi、O、M、ri。
　　(2) 分類整理這五個熱力學性質的各種解法。
　　(3) 單一相理想溶液的兩種類型： Lewis-Randa11 Law/Henry's Law。
　7. VLE溶液熱力學：
　　(1) VEL理想溶液的兩種類型：Raoult's Law/Henry's Law。
　　(2) VEL的三種相圖：P-x1 ,y1 、 T- x 1 ,y1、 P-T diagram。
　　(3) Ki valuc計算(flash calculation)。
　　(4) 溶液的數學 models。
　　(5) 此單元教難，須多做考古題以增加熟練度。
　8. 流動系統的熱力學：
　　(1) 須學習如何將熱力學第一定律、第二定律配合使用。
　　(2) W idcal 認識與計算。
　　(3) W lost 認識與計算。

（二）化工動力學：
　1. 動力學導論：
　　(1) 熟記反應速率的五大定義及速率常數的三大 models。
　　(2) 學習如何利用 PSSH或RDS，解mechanism推導出rate equation。
　　(3) 化學計量關係式 (stoichiometric relationship)要超級熟練，這太重要了。
　2. 批式反應器 (batch)的數據處理：
　　(1) 熟知 batch的三個design equation及適用範圍。
　　(2) 實驗數據整理成 rate equation的五種方法。
　　(3) 反應工程題目要注意三件事：相、反應、反應器。
　3. 複雜反應 (multiple reaction)於批式反應器的動力學：
　　(1) 熟悉五種複雜反應的特色，以得到正確的 rate equation。
　　(2) 將 rate equation 與design equation聯立解即可得到動力學方程式 。
　4. 單一反應器設計：
　　(1) 熟悉三大反應器的 design equation(batch、PFR、CSTR)。
　　(2) 將 rate equation 與design equation聯立解即可得到動力學方程式。
　5. 復雜反應器 (multiple reactor)設計：
　　(1) 面對 multiple reactor design時，PFR及CSTR的design equation須作修改。
　　(2) 每一個反應器均可視為獨立的反應工程。
　　(3) rccyclcd reactor是介於PFR及CSTR之間的反應器。
　6. 複雜反應於 PFR及CSTR：
　　(1) 並聯反應之定性討論： selectivity S。
　　(2) 並聯反應之定量討論： instantaneous yield O,overall yield O，desired product concentraction C RI。
　　(3) 串聯反應：熟練 elementary reaction的原則，即可得到正確rate equation。
　7. 觸媒及催化現象：
　　(1) 熟知觸媒反應的七大步驟。
　　(2) 以 RDS來推導rate equation(一般假設表面化學反應為速率決定步驟)。
　8. 非恆溫反應器設計：
　　(1) 此單元較難，須利用 rate equation，design equation及energy-balance equation聯立解。
　　(2) CSTR考得比較多，PFR較少。
　　(3) 熟記熱力學第二定律的文字敘述 (statements)與數學表示式(mathematical expression)。
　　(4) 熟機的原理及公式。
　　(5) 可逆反應的 Van't-Hoff equation考得比較多。

化動化熱考情趨勢

（一）單元重點分析
針對上述章節綱要，以下針對「化工動力學」以及「化工熱力學」兩科，幫同學整理出部分國立學校，研究所考試中較常考的重點，星號越多代表越重要，也提醒同學在準備時，不要忽略各校的差異性。

化工熱力學 各校各單元之比重分析表

化工動力學 各校各單元之比重分析表

二）準備方向
化工熱力學及化工動力學，是為國內化工同學於大三所修的超級大主科，要同時把這兩科考得很好，說實在並非容易的事！若同學能掌握正確的學習觀念及準備技巧，仍可輕而易舉地獲得高分。
在化工熱力學方面，準備方向應以：
1. 定理與公式的証明不重要，物理意義的了解才重要！
2. 熟記公式及使用時機。
3. 因熱力學很活，所以需懂得題型整理及歸類。
4. 多做考古題，增加實戰經驗及想像力。
在化工動力學方面，準備方向應以：
1. 不重視公式的記憶，理論推導才重要！
2. 須注意各類型化學反應的特色，以獲得正確的 rate equation。
3. 須注意各類型反應器的特色，以獲得正確的 design equation。
4. rate equation與design equation聯立解，即可完成化工動力學的推導。
以近年來各校錄取分數來看，此科須：
台大：50，清大：40，成大化熱：60，成大化動：50，台科大：70，中央：60等分數，才有上榜的機會，但同學也不必恐慌，只要跟著老師的步伐走，要金榜題名絕非難事！

（三）參考用書
1. Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics--by Smith/Van Ness
2. Chemical Reaction Engineering--by Levenspiel
3. Elements of Chemical Reaction Engineering--by Fogler