研究所2023試題大補帖【化工熱力學與反應工程學】(107~111年試題)[適用臺大、清大、中央、中興、成大、臺科大、北科大、中正研究所考試] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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林隆

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化工熱力學與反應工程學：理論精粹與實務應用 本書旨在為化工領域的莘莘學子與專業人士提供一本涵蓋熱力學與反應工程學核心概念、深入分析工具及豐富實例的專業參考書。全書結構嚴謹，內容取材廣泛，涵蓋了從基礎原理到尖端應用的各個層面，旨在幫助讀者建立紮實的理論基礎，並能有效解決實際工程問題。 第一部分：化工熱力學——能量、平衡與相態的奧秘 本部分專注於化工熱力學的基礎與進階主題，探討物質在能量、平衡與相變過程中的行為規律。 第一章 緒論與基本概念 本章從化工專業的視角重新審視熱力學的建立基礎。我們將從巨觀系統的定義出發，探討體積、質點與邊界的關係，明確功、熱與能量的概念。重點闡述熱力學第一定律在開放與封閉系統中的應用，特別強調能量守恆在化工流程設計中的指導意義。此外，將詳細解析狀態函數與路徑函數的區別，為後續的定量分析奠定數學基礎。熵的概念將被引入，作為系統混亂程度的度量，並探討熱力學第二定律對不可逆過程的約束。 第二章 熱力學性質的表示與計算 理解物質的熱力學性質是進行化工計算的關鍵。本章將深入探討理想氣體與真實氣體狀態方程的應用，特別是范德華（Van der Waals）、Redlich-Kwong-Soave (RKS) 等常用方程的參數確定與計算技巧。對於真實氣體，將詳細介紹壓縮因子（Z因子）圖的應用，以及如何利用廣義對應態原理進行近似計算。比容、焓、熵、吉布斯自由能等基本熱力學性質的查表與插值技術，以及利用熱力學關係式（如Maxwell關係式）進行間接計算的方法將被詳盡闡述。 第三章 相平衡——液相與氣相的共存 相平衡是分離工程的基石。本章將聚焦於多組分、多相系統的平衡條件。重點討論拉烏爾定律（Raoult's Law）及其在理想溶液中的應用，以及Henry定律在稀溶液中的適用範圍。對於非理想溶液，將引入活度係數（Activity Coefficient）的概念，並詳細解析Wilson、NRTL、UNIQUAC等模型在預測液液平衡（LLE）和汽液平衡（VLE）中的優缺點與參數回歸方法。此外，共沸現象的成因、識別與處理策略也將被納入討論。 第四章 化學平衡——反應的方向與程度 化學平衡是決定反應可行性的核心。本章從熱力學角度分析化學反應的驅動力，引入反應的標準熱力學量（$Delta G^circ$、$Delta H^circ$）。重點解析平衡常數 $K$ 與溫度、壓力的關係，利用Van't Hoff方程預測平衡常數的變化趨勢。對於涉及氣體、固體和液體的非均相反應，如何建立正確的平衡常數表達式，並處理純物質的活度問題，將通過大量實例加以說明。 第五章 熱力學在能量轉化中的應用 本章將熱力學原理應用於能量轉換設備。探討蒸汽動力循環（Rankine循環）的效率分析，以及燃燒反應的絕熱火焰溫度計算。對於需要考慮相變的過程，如蒸餾塔的熱量計算與熱力學效率評估，將提供嚴謹的分析框架。 --- 第二部分：化學反應工程學——反應速率與反應器設計 本部分側重於化學反應的動力學行為、影響因素分析，以及如何根據反應特性選擇與設計最適當的反應器。 第六章 化學反應動力學基礎 反應工程的起點是反應速率。本章將詳細介紹反應速率的定義、級數、以及反應分子數（Molecularity）的概念。重點探討濃度、溫度（Arrhenius方程）、催化劑和反應物性質對速率常數的影響。本章也將涵蓋複雜反應（如連串反應、平行反應）的速率表達式推導，以及同相與異相反應速率的測量方法與實驗數據處理。 第七章 理想反應器分析與設計 本章聚焦於最基本的理想反應器模型：批式反應器（Batch Reactor, BR）、連續攪拌槽反應器（CSTR）和管式反應器（Plug Flow Reactor, PFR）。對於不可逆反應，我們將推導設計方程式，並探討如何利用空間時間（Space Time）和體積（Volume）來比較不同反應器的性能。特別關注CSTR在處理快速反應或高放熱反應時的優勢與限制。 第八章 速率定律的確定與非理想反應 在實際工程中，速率定律往往複雜得多。本章將討論機理反應（Elementary Reactions）與淨反應速率之間的關係，並探討如何通過實驗數據擬合（Regression）來確定反應級數和速率常數。重點分析了表面反應（如催化反應）的Langmuir-Hinshelwood機理和Eley-Rideal機理，並介紹了如何使用這些機理來指導反應器操作。 第九章 催化反應器設計與非均相催化 催化劑在現代化工中扮演核心角色。本章將深入探討多相催化反應的動力學模型。對於固體催化反應器，將分析外部傳質限制、內部擴散限制（Weisz-Prater準則和猶達數Mears準則）對總體反應速率的影響。本章將結合反應動力學和傳熱傳質原理，分析固定床反應器（Fixed Bed Reactor, FBR）的溫度控制問題，特別是對於高放熱反應（如氨合成或氧化反應）的熱點（Hot Spot）現象。 第十章 反應器熱效應與溫度控制 化學反應的熱效應（放熱或吸熱）直接決定了反應器的操作安全性和產物選擇性。本章將詳細分析反應熱效應對反應平衡和速率的綜合影響。重點討論了絕熱操作條件下的最高可能溫度、最小可能溫度以及熱失控（Thermal Runaway）的判斷標準。對於高度放熱的反應，將探討多管式反應器（Multi-tubular Reactor）與循環冷卻系統的設計策略，以確保反應在最佳溫度範圍內運行。 第十一章 劑量學與反應器組合 本章探討了複雜的反應流程設計，包括將不同類型的反應器串聯（例如PFR-CSTR組合）以達到特定轉化率和選擇性。此外，也將簡要介紹非理想流動（如返混、死區）對反應器性能的影響，並引入分散性（Dispersion Model）來模擬真實反應器中的偏離理想行為。 全書在內容編排上力求邏輯清晰，從微觀熱力學基礎出發，逐步過渡到宏觀反應器工程的設計與優化，確保讀者在掌握基礎知識的同時，具備分析和解決實際化工生產中複雜熱力學與反應工程難題的能力。

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拿到這本試題集的時候，我第一直覺就是它編排的邏輯非常貼心。要知道，熱力學和反應工程這兩科，最怕的就是「學了卻不會用」。很多教科書的例題都是標準情況，但研究所考試最愛考的就是那些「非標準」或是「邊界條件刁鑽」的題目。這本大補帖的編輯群顯然非常了解這一點，他們不只是單純地把題目貼出來，更重要的是，他們似乎在背後做了大量的分類與標註。我猜測，在詳解的部分（雖然我還沒深入研究），必然會針對那些陷阱題型做特別的提醒，像是判斷何時需要使用查表法、何時該用近似解，或是特定假設（如理想氣體假設失效）會如何影響最終結果。這種「由題帶點」的複習方式，遠比自己埋頭苦讀課本上的定義來得有效率。而且，對於化工熱力學中常常出現的各種熱力學循環圖、能量平衡圖的繪製要求，我想這本書也能提供足夠的範例來訓練我們的圖解能力，這在需要快速得分的考試現場是至關重要的。總之，這本書的價值在於它提供了一個從「理論知識」到「考試應用」之間的強大橋樑。

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對於我們這些準備研究所考試的考生來說，時間管理絕對是成敗的關鍵。要在有限的時間內，消化掉熱力學的廣博和反應工程的精深，絕對需要高度集中的複習資源。這本《研究所2023試題大補帖》的集結性，提供了極大的便利。我預想中的使用方式是，先用課本和筆記將基礎理論梳理一遍，然後立刻轉入這本試題集進行「實戰檢驗」。透過對近幾年試題的分析，我可以清楚地看到哪些章節是各校教授們的「必考重點」，從而將我的複習資源做最有效的分配。舉例來說，如果發現近三年來，關於擴散與反應耦合的題目佔比顯著上升，我就會立刻加強這方面的理論回顧和計算練習。這種「以考促學」的複習模式，遠比漫無目的地從頭複習到尾來得高效。這本工具書的存在，讓我能更精準地掌握考場脈動，將我寶貴的準備時間，聚焦在那些最有可能成為決勝關鍵的難題上，無疑是提升上榜機率的強大後盾。

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說到化工熱力學的難度，那絕對是個無底洞，特別是當涉及到多相平衡和化學平衡的耦合計算時，光是設定正確的假設和方程式系統就讓人頭痛欲裂。這本試題大補帖如果真的能做到如宣傳所言，對這些複雜問題有深入的解析，那它簡直就是我的救命仙丹。我最怕的就是那種計算量極大、需要不斷迭代求解的題目，如果沒有清晰的解題步驟指引，光是手算就可能耗掉大半考試時間。我期望這本書的詳解部分，不僅僅是給出最終答案，而是能展現出解題的「捷徑」或「最佳路徑」。例如，在處理複雜的化學平衡時，是不是有哪個特定的熱力學關係式可以大幅簡化計算？在反應動力學中，面對非均相催化反應，如何快速區分控制步驟（如反應控制還是擴散控制）？如果這本試題集能夠針對這些關鍵的判斷點提供明確的指導，那麼它就不只是一本考古題集，而是一本實戰的「解題策略手冊」。準備研究所考試，最終比拚的不僅是知識深度，更是解題效率與準確性，這正是這本補帖應該著墨的重點。

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坦白說，當初在選擇備考資料時，我對坊間琳瑯滿目的參考書感到有點眼花撩亂，畢竟每個老師都有自己的偏好和獨門祕笈。但《研究所2023試題大補帖》的「時效性」和「廣泛性」實在太吸引人了。2023年的版本，意味著它包含了最新的考題趨勢，這對於反應工程學尤為重要，因為最新的研究往往會反映在考題中，例如催化劑設計、微反應器等新興議題。我特別關注了其中涵蓋的學校名單，涵蓋了從傳統四大到強調實務應用的科大，這代表了台灣化工所入學考試的「全光譜」都在這裡了。如果我的目標是頂尖研究導向的學校，我會專注於那些偏重熵變、吉布斯自由能的細膩計算；而如果我的目標是實務應用較強的學校，我就會著重在那些關於反應速率常數溫度依賴性、反應器尺寸優化的題目。這本合集的好處就是，我不需要為了不同側重的學校準備兩套截然不同的題庫，一本在手，便能依據自己的報考策略靈活調整準備重心，真正做到「一書在手，天下我有」的氣勢。

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這本《研究所2023試題大補帖【化工熱力學與反應工程學】》對於準備跨足化工領域頂尖學府的考生來說，根本就是一份及時雨！特別是對於像我這種，雖然大學部修過熱力學跟反應工程，但總覺得某些核心觀念卡卡的、應用題型變化多端掌握不住的學生，這本的價值就顯現出來了。它收錄了從台大、清大到成大等一線學校近五年的試題，這份跨校的資料庫本身就省去了考生們東奔西跑去各校系網站抓考古題的麻煩，光是時間成本就回本了。而且，不同學校的出題風格差異很大，有的偏向嚴謹的理論推導，有的則是非常強調實際工程問題的解讀與數值計算。這本工具書的精妙之處，就在於它把這些風格都涵蓋進去了，讓你能透過大量實戰演練，建立起一套「通吃」各校考題的應試心法。光是看到目錄裡頭涵蓋了複雜的相平衡計算、非理想溶液的處理，以及各種反應器設計與動力學分析的進階考題，我就忍不住想趕快翻開來驗證一下自己對於這些「硬骨頭」章節的掌握度。面對即將到來的研究所考試，手握這份涵蓋面廣、試題新穎的寶典，心理建設上就踏實了許多，至少在「題型熟悉度」這塊，已經搶先贏在起跑點上了。