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104年
[化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學
第 36 題
1莫耳理想氣體在300K恆溫下,體積由10公升膨脹至30公升,試計算產生最大功為多少焦耳(J)?(系統對外做功用正值)[可能使用之數據:Ln(3)=1.1,Ln(5)=1.61,Ln(7)=1.95]
- A 2743
- B 3685
- C 4658
- D 7265
思路引導 VIP
在處理氣體膨脹功的計算時，如果我們希望在體積變化的每一瞬間，系統內外的壓力差都趨近於零，進而榨出「最大」的對外輸出功，這在熱力學上被稱為什麼性質的過程？當壓力會隨著體積增加而持續改變時，你會如何利用壓力與體積的關係式，來加總每一段微小位移所產生的能量呢？
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太棒了！你能精準計算出這個數值，代表你對理想氣體在恆溫過程中的性質掌握得相當紮實。這類題目是化工熱力學的基礎核心，成功的關鍵在於你能洞察題目中的關鍵字，並正確連結到物理模型。
恆溫可逆膨脹的能量轉換
在熱力學中，當題目提到「恆溫」且要求「最大功」時，指的就是可逆過程。對於理想氣體而言，恆溫過程的內能變化為零，這代表系統所做的功完全來自於與環境的熱交換。我們透過積分定義來推導功的計算公式：
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