93年 - 93 二技統測_化工類_專業科目(二)：單元操作#144585

1. 下列何者不是基本因次？ (A) 長度 (B) 質量 (C) 速度 (D) 時間

2. 若 $\rho$ 為流體密度, V為控制體 (control volume), t 為時間, 試問 $\frac{d}{dt} \iiint_{V} \rho dV$ 代表之物理意義? (A) 流體淨輸出量 (B) 流體對控制體所做的功 (C) 控制體中質量的累積速率 (D) 控制體中動量的累積速率

3. 關於雷諾數 (Reynolds Number), 下列敘述何者錯誤？ (A) 屬於無因次 (B) 雷諾數大小可判別流體流動係層流 (laminar flow) 或擾流 (turbulent flow) (C) 定義式為 \(\frac{Du_b\rho}{\mu}\), 其中 \(D\) 為管徑, \(u_b\) 為平均速度, \(\mu\) 為黏度 (D) 若流體黏度與流速越大, 則其雷諾數越大

4. 如圖(一)所示,液膜以層流方式沿垂直器壁流下,假設 z 軸方向的速度為 V_z,液膜的厚度為 δ,試描述作用於垂直器壁上的剪應力 ( shear stress ) τ_xz : (A) τ_xz = -μ \(\frac{dV_z}{dx}\) / δ (B) τ_xz = μ \(\frac{dV_z}{dx}\) (C) τ_xz = -δ \(\frac{dV_z}{dx}\) (D) τ_xz = \(\frac{\delta}{\mu}\) \(\frac{dV_z}{dx}\)

5. 承第4題, 下列敘述何者正確? (A) 流體的速度分佈與 x 座標軸呈拋物線關係 (B) 當 x = 0 時, 速度最大 (C) 當 x = 0 時, 剪應力 $\tau_{xz} = 0$ (D) 最大流速 $V_{z,max} = \frac{\rho g \delta^2}{2\mu}$, 其中 g 為重力加速度

6. 相鄰兩層流體作平行相對運動產生的剪力 ( shearing force ) 與下列何者有關？ (A) 溫度 (B) 壓力 (C) 速度 (D) 黏度 

7. 關於 \(\frac{\partial V_x}{\partial x} + \frac{\partial V_y}{\partial y} + \frac{\partial V_z}{\partial z} = 0\)，其中 \(V_x\) 、\(V_y\) 及 \(V_z\) 分別表示流體在 \(x\) 、\(y\) 、\(z\) 方向之分速度，下列敘述何者錯誤？ (A) 流體密度為定值 (B) 流體為不可壓縮 (C) 該式是由動量守恆定律求得 (D) 該式可稱為連續方程式 ( equation of continuity )

8. 以 U 型管壓差計測量某水平管內流體壓差，讀數為 15 mm。若在相同的指示液下改用傾斜角為30 °的斜管壓差計，則讀數為多少 mm？ (A) 30.0 (B) 15.3 (C) 12.9 (D) 7.5 

9. 如圖(二)所示,某不可壓縮流體沿圓管內位置x₁流到位置x₂,下列敘述何者錯誤? (A) 由熱力學第一定律可導出其機械能方程式 (B) 由牛頓力學第二定律可導出其機械能方程式 (C) 管壁摩擦損失能量與作用管壁上的剪應力大小有關 (D) 導出機械能方程式為 \(\frac{1}{2}(u_{b,2}^2 - u_{b,1}^2) + \int_{x_1}^{x_2} \frac{1}{\rho} dP + lw = 0\), 其中 \(P_1, P_2\) 代表該位置壓力, \(lw\) 代表機械功

10. 關於不可壓縮流體以層流方式沿管線中流動，下列描述何者錯誤？ (A) 管壁之摩擦損失能量為 \(\frac{2fu_b^2L}{D}\)，其中f為摩擦因子 (friction factor) (B) 摩擦因子 \(f = \frac{16}{Re}\)，其中Re為雷諾數 (C) 若由小管 (流速\(u_{b,1}\)) 轉入大管 (流速\(u_{b,2}\)) 時，其擴大損失能量為 \(\frac{(u_{b,2}-u_{b,1})^2}{2}\) (D) 若由大管轉入小管時，其收縮損失能量為 \(ku_{b,2}^2\)，其中k值與大小管之截面積比有關

11. 關於相當直徑 \( D_{eq} \)，下列敘述何者錯誤？ (A) 當考慮圓形導管，若直徑為 \( D \)，則 \( D_{eq} = D \) (B) 當考慮截面積為正方形的導管，若其邊長為 \( L \)，則 \( D_{eq} = 2L \) (C) 當考慮截面積為長方形的導管，若其短邊長為 \( a \) 及長邊長為 \( b \)，則 \( D_{eq} = 2ab/(a+b) \) (D) 當考慮截面積為同心圓形的套管，若其外徑與內徑分別為 \( D_2 \) 及 \( D_1 \)，則 \( D_{eq} = D_2 - D_1 \)

12. 關於浮標流量計 ( rotameter )，下列敘述何者正確？ (A) 浮標上下兩端的壓力差與浮標平衡狀態時所在的位置有關 (B) 屬於面積流量計 (C) 浮標位置越高，代表流量越小 (D) 流量與浮標上下兩端的壓力差之平方成正比

13. 關於不可壓縮之過濾操作，下列敘述何者錯誤？ (A) 恆壓操作時，過濾方程式為 \(\theta_f = \int_0^{V_f} \frac{K_1 V + K_2}{Q P_0} dV\)，其中 \(\theta_f\) 為過濾時間，\(K_1\) 與 \(K_2\) 為常數，\(P_0\) 為通過濾餅壓力差，\(Q\) 為體積流率，\(V_f\) 為濾液體積 (B) 恆壓操作時，\(\theta_f / V_f\) 與 \(V_f\) 成線性關係 (C) 恆速操作時，\(P_0\) 與 \(\theta_f\) 成線性關係 (D) 恆速操作時，通過之濾液需保持一定體積流率

14. 一直徑為 1 m的小型混合容器，以直徑 20 cm的六葉渦輪式輪葉攪拌。已知輪葉的雷諾 數為 104 ，兩種互溶液體的摻和時間經量測為 20 s，及每 1000 加侖液體所需的動力為 2 hp( 0.5 kW / m ) ³ 。若將混合容器直徑放大為 8 m，請問每 1000 加侖液體需要多少hp 輸入才能獲得相同的摻和時間？ (A) 8 (B) 24 (C) 64 (D) 128

15. 關於組合壁式平板 (各層截面積相同) 之穩態下熱傳導，下列敘述何者錯誤？ (A) 各層溫度不隨時間改變 (B) 若單層平板材料厚度為 L，截面積為 A，熱導度 ( thermal conductivity ) 為 k，則其 熱阻值為 (C) 總熱阻值為各層熱阻值之總和 (假設接觸界面處無其他熱傳阻力) (D) 通過每層熱流率為定值 A / kL

16. 考慮帶有固定熱源，表面溫度為 \(T_0\) 及半徑為 \(R_0\) 之實心圓柱體，在穩態下熱傳導，下列敘述何者錯誤？
(A) 圓柱體內溫度分佈為 \(T = T_0 + \frac{q}{4k}[1-(\frac{r}{R_0})^2]\)，其中 \(q\) 為單位體積內熱能生成率
(B) 圓柱體中心處 (\(r=0\)) 的溫度梯度為零
(C) 最高溫發生於圓柱體中心處
(D) 當 \(k\) 值很大時，圓柱體中心處溫度與表面溫度差異會較小

17. 將裝滿水的燒杯放置在磁石攪拌加熱器上加熱，發現攪拌速度越快、水溫上升會越快。假 設自然熱對流效應忽略不計，請問用下列何種關係式解釋較恰當？註：Nu = 納賽數 ( Nusselt number )，Gr = 葛雷斯夫數 ( Grashof number )，Pr = 普蘭托數 ( Prandtl number )， Sc = 徐密特數 ( Schmidt number )，Sh = 雪爾屋數 ( Sherwood number ) (A) Nu = f ( Pr , Gr ) (B) Nu = f ( Gr , Sh ) (C) Nu = f ( Re , Sc ) (D) Nu = f ( Re , Pr )

18. 將裝有可樂的鋁罐從冷藏櫃中取出，放置在桌上，沒多久便可觀察到罐壁上有水膜產生， 請問此現象與下列何種傳送有關？ (A) 同時包括熱量及質量等傳送 (B) 同時包括動量及質量等傳送 (C) 同時包括動量及熱量等傳送 (D) 僅與熱量傳送有關

19. 下列何者為擴散係數的單位？ (A) cm²/s (B) mole/cm²·s (C) mole/cm² (D) mole/cm·s

20. 下列有關擴散係數之敘述何者錯誤？ (A) 氣體擴散係數值隨溫度增加而增大 (B) 液體擴散係數與溶液的濃度有關 (C) 氣體擴散係數值隨壓力增加而增加 (D) 氣體擴散係數較液體擴散係數大

21. 關於斐克 (Fick) 第一定律，下列敘述何者錯誤？ (A) 描述質量傳送方式 (B) 係分子自由擴散引起 (C) 無關對於流或主體流動 (bulk flow) (D) 定義式為 \( J_A = C_A v_A \)，其中 \( J_A \) 表示 A 物質的莫爾通量 (molar flux)，\( C_A \) 表示 A 物 質的莫爾濃度，\( v_A \) 表示 A 物質之絕對速度

22. 下列何者彼此相除之後不是無因次？ (A) 動黏度 (kinetic viscosity) \(v\) 與熱擴散係數 (thermal diffusivity) \(\alpha\) (B) 熱擴散係數 \(\alpha\) 與熱傳係數 (heat transfer coefficient) \(h\) (C) 質量擴散係數 (mass diffusivity) \(D_{AB}\) 與動黏度 \(\alpha\) (D) 熱擴散係數 \(\alpha\) 與質量擴散係數 \(D_{AB}\)

23. 下列關係式何者可用於決定質量傳送係數？ (A) Sh = f ( Re , Pr ) (B) Sc = f ( Re , Pr ) (C) Sh = f ( Re , Sc ) (D) Sc = f ( Gr , Pr )

24. 關於含有純液體 A 的阿諾 ( Arnold ) 擴散裝置，下列敘述何者正確？ (A) 該裝置與強制擴散有關 (B) 該裝置無法測得蒸汽擴散係數 (C) 該裝置能測得純液體 A 之穩態下蒸發速率 (D) 裝置內 A 成分氣體的穩態下莫爾流通量與位置有關 第 5 頁 共 8 頁 化工類 專業科目(二)

25. 考慮半徑為 R₀ 液滴置於靜止空氣中，當考慮穩態下進行擴散，下列敘述何者錯誤？ 註：N_A,r 表示液滴在半徑 r 方向的莫爾流通量 (A) 若液滴之蒸發速率相當慢，則R₀可視為常數 (B) 擴散現象發生於 r 方向 (C) R₀N_A,r = 定值 (D) 液滴之蒸發量相等於同時間內液滴損失質量

26. 水在一管道系統中流動，該管道系統分成兩段管道，前段管道管徑及流速分別為\(d_1\)及\(u_1\)。若後段管徑為\(2d_1\)，則其流速為： (A) \(\frac{u_1}{2}\) (B) \(\frac{u_1}{4}\) (C) \(2u_1\) (D) \(4u_1\)

27. 某粉粒體經篩析顆粒得到頻率分佈如下表，請問該粉粒體的平均直徑為多少 mm？ (A) 0.185 (B) 0.275 (C) 0.457 (D) 0.628

28. 肥皂液中甘油之回收是屬於下列何種操作？ (A) 乾燥 (B) 蒸餾 (C) 蒸發 (D) 結晶

29. 假設混合溶液中 A 成分濃度甚為稀薄，當氣液相達平衡時，氣相中 A 成分的分壓與液相 中 A 成分的莫爾分率成直線關係，請問與下列何定律有關？ (A) 傅立葉 ( Fourier ) 定律 (B) 道爾敦 ( Dalton ) 定律 (C) 勞特 ( Raoult ) 定律 (D) 亨利 ( Henry ) 定律

30. 兩純液體A與B其沸點分別為T_A與T_B，兩者混合後會在某大氣壓下有共沸 (azeotropic) 現象，共沸點溫度為T_AB，下列敘述何者正確？ (A) T_AB一定大於T_A與T_B (B) 共沸混合液之相對揮發度等於1 (C) 在共沸點下氣液平衡時，氣液兩相組成不同 (D) 當共沸點溫度越低時，蒸餾效果越佳

31. 蒸餾操作主要是依據何種物性之不同而達到分離的目的？ (A) 黏度 (B) 密度 (C) 溶解度 (D) 蒸汽壓

32. 已知 \( K_y \), \( K_x \) 分別代表液相與氣相總質量傳遞係數，\( k_x \), \( k_y \) 分別代表液相與氣相質量傳遞係數，\( H \) 為亨利常數 (Henry's constant)，試依據雙膜理論 (two film theory) 決定質量傳遞係數的關係式： (A) \(\frac{1}{K_y} = \frac{1}{k_y} + \frac{1}{Hk_x}\) (B) \(\frac{1}{K_y} = \frac{1}{k_y} + \frac{H}{k_x}\) (C) \(\frac{1}{K_x} = \frac{1}{k_x} + \frac{1}{Hk_y}\) (D) \(\frac{1}{K_x} = \frac{1}{k_x} + \frac{H}{k_y}\)

33. 下列何種金屬製容器散熱最慢？ (A) 銅 (B) 鐵 (C) 不鏽鋼 (D) 銀 共 8 頁 第 6 頁 化工類 專業科目(二)

34. 下列有關蒸餾方式之敘述何者錯誤？ (A) 突沸蒸餾 ( flash distillation ) 為一次平衡的分離操作 (B) 微分蒸餾 ( differential distillation ) 逸出氣體濃度隨時間增加而增加 (C) 分餾 ( fractional distillation ) 為多次平衡分離的連續蒸餾 (D) 共沸蒸餾 ( azeotropic distillation ) 是利用化學或物理特性破壞共沸現象的蒸餾

35. 考慮穩態下逆流式段級接觸操作，假設氣液相流率分別固定為\(V\)及\(L\)，進口與出口氣相溶質莫耳耳分率分別為\(y_1\)與\(y_2\)，進口與出口液相溶質莫耳耳分率分別為\(x_2\)與\(x_1\)，及液相與氣相溶質莫耳耳分率分別為\(x\)與\(y\)，則操作線方程式為： (A) \(y = \frac{L}{V}x + y_2 - \frac{L}{V}x_2\) (B) \(y = \frac{V}{L}x + y_2 - \frac{V}{L}x_2\) (C) \(y = \frac{L}{V}x + y_1 - \frac{L}{V}x_2\) (D) \(y = \frac{V}{L}x + y_1 - \frac{V}{L}x_2\)

36. 若兩成份理想溶液的相對揮發度為 \(\alpha_{AB}\)，當氣液達平衡時，下列敘述何者正確？ (A) \(\alpha_{AB} = P_A^0 / P_B^0\)，其中 \(P_A^0\), \(P_B^0\) 分別代表成份 A 與 B 的飽和蒸氣壓 (B) \(\alpha_{AB} = \frac{y_A x_A}{y_B x_B}\)，其中 \(x\), \(y\) 則分別代表各成份在液相及氣相的莫耳分率 (C) \(\alpha_{AB} = \frac{P_A x_A}{P_B x_B}\)，其中 \(P_A\), \(P_B\) 分別代表成份 A 與 B 的分壓 (D) \(y_A = \frac{(\alpha_{AB}-1)x_A}{1+\alpha_{AB}x_A}\)

37. 某單效蒸發器將質量分率為 0.2 的氫氧化鈉水溶液濃縮至 0.5，若進料液流量為 5000kg/h， 試問其蒸發量為多少kg/h ？ (A) 1000 (B) 1500 (C) 250 (D) 3000 

38. 下列哪一項不是增強熱交換器熱量傳送能力的途徑？ (A) 增大總熱傳係數 (B) 採逆流操作以提高平均溫度差 (C) 提高單位體積設備的傳熱面積 (D) 降低流速

39. 已知稀溶液的質量流量為 1.0 kg/s，平均比熱為 3.5 kJ/kg·K，總熱傳係數為 280 W/m²·K，請問並流 (cocurrent flow) 情況下的平均溫度差為多少 K？
(A) 44.8 (B) 33.7 (C) 35.0 (D) 57.5

40. 承第 39 題，請問該蒸發器傳熱面積為多少m2 ？ (A) 8.4 (B) 15.7 (C) 6.5 (D) 11.1

41. 在內徑為 300 mm 的管道中心放置皮托計 (Pitot meter) 測量氣體的流速，測點處的壓力為 100 kPa，溫度為 30°C，氣體的密度為 1.985 kg/m³，黏度為 2.2×10^-5 Pa·s。已知皮托計的U形壓力差計的讀數為 35 mmH₂O 及 g = 9.8 m/s²，請問管中氣體最大流速為多少 m/s？ (A) 9.3 (B) 13.1 (C) 18.6 (D) 37.7

42. 下列有關氣液平衡方面的敘述何者錯誤？ (A) 溶液的總蒸氣壓與外界大氣壓力相等時，溶液開始沸騰，其溫度稱為沸點 (B) 液體開始沸騰而汽化的溫度，稱為泡點 (bubble point) (C) 氣體開始冷凝而液化的溫度稱為露點 ( dew point ) (D) 固定組成下溶液的泡點與露點會相同

43. 離心泵操作過程中實際壓頭 (head) 遠比理論壓頭小，下列何者<u>不是</u>造成壓頭損失的主要原因？
(A) 摩擦
(B) 衝擊
(C) 環流
(D) 溫度

44. 下列何者不是熱傳係數的單位？
(A) kcal/kg·K
(B) W/m²·K
(C) kcal/m²·°C
(D) Btu/(ft²·h·°F)

45. 圓球粒子在某一流體中運動產生拖曳力 (drag force) 可由

計算求得, 其中 \( C_D \) 為拖曳係數 (drag coefficient), \( A_p \) 為粒子在與其運動方向垂直之平面上的投影面積, \( \rho \) 為流體密度, \( u \) 為粒子運動速度。請問當 Re 小於 1.0 時, \( C_D \) 與 Re 之間關係為何?
(A) \( C_D = 24/\text{Re} \)
(B) \( C_D = 16/\text{Re} \)
(C) \( C_D = 12/\text{Re} \)
(D) \( C_D = 32/\text{Re} \)

46. 過濾時流體流動力包括濾機進口與濾液在出口管線之摩擦、濾液流經濾餅、及濾液流經過濾介質之摩擦等三個串聯阻力，相較之下下列哪類阻力可略而不計？
(A) 濾機進口阻力
(B) 濾餅阻力
(C) 過濾介質阻力
(D) 濾餅與過濾介質等阻力

47. 某一一直徑為 1 mm 的固體球形物質，若經硏磨成直徑 0.1 μm 的球形微粒，請問其表面積變為原來的多少倍？ (A) 1 (B) 10² (C) 10⁴ (D) 10^-4

48. 外徑 5 cm 的蒸汽管，為避免蒸汽輸送過程中之熱損失，以 2.5 cm 厚之保溫材料 ( \(k = 0.14\) W/m·K ) 保溫，如保溫材料之內外溫度分別為 120°C 與 40°C，則 25 m 管長的熱損失為： (A) 63.5 kW (B) 25.3 kW (C) 2.53 kW (D) 635 kW

49. 一大氣壓下 25 時，空氣中二氧化碳的濃度為 400 ppmv，請問該空氣中二氧化碳的莫 耳分率為何？ (A) 4 % (B) 0.2 % (C) 0.04 % (D) 0.004 %

50. 下列有關壓力表示方式之敘述何者錯誤？ (A) 絕對壓力為真實壓力 (B) 表壓力＝絕對壓力－大氣壓力 (C) 負壓表示真實壓力為負值 (D) 真空度＝大氣壓力－絕對壓力