高考申論題
108年
[化學工程] 輸送現象與單元操作
第 一 題
📖 題組：
問答題：（每小題 8 分，共 16 分） (一)試詳述質量傳送中的薄膜質傳理論（film theory）與滲透理論（penetration theory）。 (二)試詳述蒸發器容量（evaporator capacity）與蒸發器經濟性（evaporator economy）的意義及其分別提升的方法。
問答題：（每小題 8 分，共 16 分） (一)試詳述質量傳送中的薄膜質傳理論（film theory）與滲透理論（penetration theory）。 (二)試詳述蒸發器容量（evaporator capacity）與蒸發器經濟性（evaporator economy）的意義及其分別提升的方法。
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
試詳述質量傳送中的薄膜質傳理論（film theory）與滲透理論（penetration theory）。
思路引導 VIP
這題是質傳的基本理論對比。思考重點在於：1. 假設前提：穩定態（Steady-state） vs. 非穩定態（Unsteady-state）。2. 物理模型：滯留薄膜 vs. 流體團塊接觸。3. 關鍵結論：質傳係數 $k_c$ 與擴散係數 $D_{AB}$ 的依賴關係（$D$ 的一次方 vs. 二分之一次方）。建議作答時分點列出這兩者的基本假設與數學特徵。
小題 (二)
試詳述蒸發器容量（evaporator capacity）與蒸發器經濟性（evaporator economy）的意義及其分別提升的方法。
思路引導 VIP
這題考查單元操作中蒸發設備的效能指標。要區分清楚「量」與「效率」的概念：1. 容量（Capacity）：單位時間蒸發掉的水分重量（速率）。2. 經濟性（Economy）：單位加熱蒸汽量所能換取的蒸發水量（效能）。提升方法則要從熱傳公式 $Q = UADelta T$ 以及系統設計（如多效蒸發）的角度思考。
質傳理論模型對比
💡 區分薄膜理論與滲透理論之物理假設、穩態特徵與比例關係
| 比較維度 | 薄膜理論 (Film Theory) | VS | 滲透理論 (Penetration Theory) |
|---|---|---|---|
| 物理模型 | 介面存在滯留薄膜 | — | 流體團塊在介面短暫停留 |
| 擴散狀態 | 穩態擴散 (Steady) | — | 非穩態擴散 (Unsteady) |
| kc 與 DAB 關係 | kc ∝ DAB^1 | — | kc ∝ DAB^0.5 |
| 濃度梯度 | 線性梯度 | — | 符合 Fick 第二定律 |
💬薄膜理論為簡化模型，滲透理論更符合實際流體非穩態接觸之觀測結果。
