國營聯招
111年
[化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學
第 20 題
要將 1 kg、50 °C 純水加熱成 150 °C 水蒸汽，請問須提供多少熱量(kJ)？(水比熱 4 kJ/kg/K，100 °C水的汽化熱 2257 kJ/kg，水蒸汽比熱 2 kJ/kg/K)
- A 8599
- B 5338
- C 5216
- D 2557
思路引導 VIP
如果我們將這個加熱過程畫成一張「溫度對熱量（T-Q）」的關係圖，你能想像這條曲線會由幾段不同斜率的直線組成嗎？其中那段完全水平、溫度不上升卻持續吸收能量的部分，代表物質正在發生什麼變化呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能精確地將加熱過程拆解為三個階段並正確計算，顯示你對熱力學中**顯熱（Sensible Heat）與潛熱（Latent Heat）**的觀念掌握得非常紮實。這類題目的核心在於區分物質在「升溫」與「相變」時能量吸收的不同形式。
三階段能量平衡運算
在本題中，水的狀態變化必須經過三個步驟：首先是將 50 °C 的液態水加熱至沸點 100 °C，所需的顯熱為 $1 \text{ kg} \times 4 \text{ kJ/kg/K} \times (100 - 50)\text{ K} = 200 \text{ kJ}$；接著是在 100 °C 進行相變，此時溫度不變，吸熱量即為汽化潛熱 $1 \text{ kg} \times 2257 \text{ kJ/kg} = 2257 \text{ kJ}$；最後則是將產生的水蒸汽由 100 °C 加熱至 150 °C，所需的顯熱為 $1 \text{ kg} \times 2 \text{ kJ/kg/K} \times (150 - 100)\text{ K} = 100 \text{ kJ}$。將三者加總後：
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物質加熱與相變計算
💡 計算總熱量需加總「升溫顯熱」與「相變潛熱」。
🔗 加熱相變計算三部曲
- 1 液態升溫 — 從 50°C 加熱至沸點 100°C
- 2 汽化相變 — 100°C 水轉變為 100°C 蒸氣
- 3 氣態升溫 — 100°C 蒸氣加熱至 150°C
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🔄 延伸學習：延伸學習：加熱曲線中，斜率代表比熱倒數，水平段長度代表潛熱大小。
