[心得] 化工系念什麼--大四生不負責任學思歷程
化工系簡介
雖然填志願的時間好像已經過了，由於高中時常常會來這邊爬文問點資訊，身為一個才剛
修完系上必修的大四學生，想說來分享一下自己理解的化工系學習脈絡，希望可以幫大家
多釐清這是不是自己想要的選項。
在這邊基於(1)還在唸書還沒出過社會，不想道聽塗說(2)相關的就業資訊網路上應該很好
找，就不特別針對化工畢業後的出路講，自己比較傾向提供如前面說的，以自己對於化工
系課程編排、設計的理解，為什麼課程這樣設計?背後的連貫性是什麼?化工系到底在學什
麼?希望讓大家對於化工有一些基本的認識。當然我也必須承認，以下所寫的都是”我心
目中”整理出來的化工系形象，每個人因為學習過程不同，偏重的部分、接收的資訊也不
盡相同，可能有不同的理解，也希望有不同的想法大家都提出來分享 时
至於……..化工系、化學系、材料系到底哪裡不同，大家如果有先作功課去比較過三系教
授的研究內容的話，其實不少研究內容是重複性不低的，像是高分子合成、生物材料等等
，那是哪些地方有區別呢?先說我自己的答案，我認為是處理事情的觀點，同樣一個問題
，三個系在看事情的角度和下手處理的方式會不同，至於是怎麼樣個不同法，另外兩系我
沒有熟到可以代表發言Xdd但我誠摯的希望我的文筆可以讓大家看完這篇文章後，至少可
以自己回答”化工系不同在哪”
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化學工程系，顧名思義，就是化學+工程，…….，這不是廢話嗎@@
我自己對於拆字的理解是，化學意味著具化學背景知識；工程是指用各種方法嘗試去解決
問題，聽完還是一頭霧水嗎?沒關係，這就是這篇文章的目的嘛~
為了說明和討論方便，以下容我粗糙的將化工系的幾個重要科目依照教學目的大致分成三
組，
(一) 背景知識
(二) 和化學物相關
(三) 和單元、程序相關
接下來我會照著這個課程脈絡慢慢走下去
(一) 背景知識
(a) 工程數學
數學對於理工科的就是一個工具，去支撐後面所有的理論背景，從推導到解題，甚至是理
解方程式的物理意義，都是滿重要的，這邊就不多提了。
(b) 有機化學
和化學系不同的是，化學系學習有機化學的目標可能是希望能有效的合成出目標的產物，
所以他們必須對中間的反應物、反應途徑、產物有非常清楚的理解。
相對的，對於化工系而言，有機化學是提供大家對於有機物的基本認識，一般化工學生對
於有機系統會問的問題比較會像，”這個化合物是極性還是非極性?會不會互溶”、”A加
B可能會產生哪一類的反應、會生成哪種產物、反應性好不好、有沒有危險性？”上面這
些都不是很深入的有機合成知識，但是可以提供我們對於有機物有足夠的SENSE，如果對
於高分子合成(石化塑膠業就是化工的老本行)，也可以有基本的知識繼續進修。
(當然正課上的還是COVER到不少比較深入的東西啦)
(二) 和化學物相關
(a) 化工熱力學(含物理化學一)
(b) 化學反應工程(化學動力學)
前面標題這樣下是因為這兩個科目以化工系而言，討論的比較接近大家高中所學的化學部
分，同時在處理問題觀點上剛好是相對的，所以這裡擺在一起討論。
在面對含化學物(廣義上就是你眼睛看得到的所有固體液體氣體)的系統時，
我們討論一件狀態的改變，也就是A-->B，這裡的A-->B可以指
(1)發生化學反應
(2)液體蒸發(相變化)
(3)也可以只是單純分子很不乖的跑來跑去
等等等
在這些例子裡，熱力學討論的是A”有沒有可能”到B，，大家可以想像的簡單的例子像是
：
當你給了某個開始的溫度壓力，氣體”可不可能”發生反應燃燒？
把可樂罐打開，二氧化碳會往停在液體內，還是會往某個方向，也就是一個潛在的終點前
進?(熱力學上稱之為平衡)
也就是說熱力學關心的是，當我們給定一個起點，物質會傾向往哪個終點的方向前進，至
於中間發生什麼事，某甲是跑直線還是大迴旋從A跑到B，跑的快或慢，不是熱力學關心的
，熱力學最常被應用的地方是各相(像是氣相、液相等)和化學反應的平衡，A氣體和B溶劑
的纏綿悱惻，A是喜歡溶在B裡面，還是喜歡耍孤僻；或者化學反應喜歡往哪個方向跑(就
是大家高中學的反應平衡常數)。
要注意的是上面都用”可能性”的原因是，想想，如果要你不靠交通工具環遊世界在熱力
學上可不可能呢?是可能的，地表大致是不動的，起點終點也都存在，但問題是路途中有
高山有海，等等許多過程中的障礙，憑一個人本身具備的能量可能不足以跨過中間的障礙
，所以我們勢必要有另一個看事情的觀點，也就是相對應的動力學。
既然說是相對前面我們介紹的熱力學，那化學動力學關心的想必和熱力學大不相同，是的
，同樣是A到B，動力學關心的是中間的過程，最直觀的就是一個程序的速率快慢，以及運
用哪些反應機制可以幫助我們提升效率。
像是同樣一個反應，也就是同一個起點終點，不同的催化劑、不同的表面性質之下，可能
會有不同的反應機制，也就是大家高中可能有學過的活化能，試想同樣都要走100公里，
一個路途是平地，一個是3000公尺的高山，當然會導致截然不同的速率吧。
一個化學問題，我們必須要結合兩門學科才能完整的分析，熱力學上可行的，動力學上不
一定可行，就像熱力學告訴你這個反應會發生，但要反應100000000000000年，相信這和
大家心目中的認知的”可能”不太一樣；反之，動力學上可行的，熱力學上也可能不ok，
像是你可能說我體力很好!但如果中間根本沒有可以走的路的話，體力再好誰都不可能跨
過去。
總結，我們處理或討論化學物(多為有機物)的變化，就是分別或結合這兩種方法。
(三) 和單元、程序相關
(a) 單元操作一二三
單操是所有念化工系都懂得關鍵字，看字面根本完全不知道到底在幹嘛吧，大概可以簡化
成下面這樣
單操一:流體力學
單操二:熱傳遞跟物質傳遞
單操三:分離
其中流力是三者的基礎，
第一是，化工處理很多液體跟氣體的系統，勢必要知道他怎麼流的
再者是，熱傳遞、物質傳遞都跟流體怎麼流息息相關，大家可以想像，站在同樣氣溫的地
方，有沒有風吹過去，感受到的體感溫度一定不一樣，也就是熱被帶走的速率不同；或者
是在曬濕掉的衣服時，有電風扇在旁邊吹，水分跑掉的速度就比較快。這些生活經驗可以
告訴我們，熱(溫度)和物質(濃度)的轉移都會受流體的狀態影響。
單操三則結合前面所學，包含流力、熱傳、熱力學看物質喜歡待在液體還是不喜歡溶解、
利用動力學的反應速率等等等，介紹一些我們常用的程序單元，這裡的單元有點像是把一
個大程序切成幾個小步驟，其中的各個步驟具有特定的功能，我們稱之為單元，例如顆粒
的沉降單元、蒸餾單元、吸收單元(就是用液體把氣體抓下來，像是大家有學過的用水可
以把氨水溶下來)、吸附單元(用活性碳把小分子抓下來)、萃取單元(運用溶解度的變化，
像是大家有學過的皂化最後用食鹽水讓肥皂不喜歡在液體所以跑出來)、膜分離單元(例如
是常聽到的RO膜)、除濕單元、結晶單元、
(b) 程序控制
以往我們在解物理問題的時候，我們往往都有均質的假設，但是實際上的程序可能有許多
突發性的偏差，可能造成問題，例如在工廠生產的時候，要給進料以生產產物，但是上游
工廠下來的原料不見得能夠穩定的保持在一定的品質，可能因為溫度或者供應的條件不同
造成原料濃度的震盪；或者一個反應槽裡面有反應發生，可能有一瞬間反應發生的比較猛
，突然放熱或有氣體產生造成壓力持續上升，如果不幸的話，有可能會造成壓力壓不下來，如果整個反
應一發不可收拾的話，很有可能會發生爆炸，所以為了產物的品質，為了安全著想，必須
要建立自動化的監測到控制，也就是例如當我們發現溫度偏離正常值一定範圍時，要盡快
用一些方法(少進一點進料、增加冷卻水進料等等)把溫度弄回正常，(可能有人會想問:為
什麼不用人來控制呢?也是有短期控制是用人的，但一方面人酬貴，一方面是對於長期監
控而言，人比較不可靠，想像一個人不小心沒按到一個按鈕，如果剛好是有危險性的系統
就GG了)
(c) 程序設計
顧名思義，就是要結合上面所學，運用各種單元，去設計不同的程序，簡單而言是希望我
們以不同的目標程序，例如如何用稻稈生產酒精、如何處理廢水等等，應用前面學過的各
種單元，以及搜尋相關的熱力學動力學資料，去評估整個程序的可行性。
以上大略是我抓幾個化工系的核心課程，當然還有其他必修課，像是電工學還有系上去年
開始教的量子化學(物理化學二)，還有……..
超多實驗課QQ
超多實驗課QQ
超多實驗課QQ
但這邊就不特別討論，有疑問可以再另外問我
講完整個課程地圖架構，當然，大家可以把上面所學的，用為了進傳統石化業的教學目標
來想，有機物大多是流體，所以我們學單操一單操二，工廠裡面需要很多程序，所以我們
需要把製造出來的粗產物(可能含雜質)純化，用一些分離的方法讓我們想要的產物弄出來
，為了工廠的安全，所以我們必須要有控制的機制，這也就是化工教育最為詬病的，”離
我們的生活太遠了”。
你可以照上面想的，也可以多點想像力，舉一個系上幾位教授很愛講的例子：＂系上的廁
所超臭，諷刺的是身為一個學質傳、學分離的科系，卻沒有人可以有效處理＂
這其實算是一個很典型能運用到上面所學的例子：廁所很臭，我們可以想成氨氣等物質濃
度太高，直覺我們可能像說開窗戶就會好多了，但開窗還仍然不太ok，我們可能必須朝內
部配置的問題去想，加了一個抽風機促進空氣流動會不會好點？抽風機的方向應該怎麼擺
才能效果最好？掛個活性碳會不會比較好？要掛多少掛在哪？或者整體內部的配制必須要
改變？大家有沒有發現這些都是上面我們有學到的：
抽風機跟內部的幾何構造改變氣體的運動方式，如何把濃度有效的導出窗戶，活性碳可以
把氨氣吸附，甚至，我們可以導入自動控制系統，偵測濃度，當濃度過高時，啟用一些特
定的手段或加強原本的排除強度，讓濃度回到正常值
!!!!以下重要!!!!!
流力很多科系都有接觸，熱傳機械系也著墨的比我們多，化工系和別人的不同就是對於有
機物有認識，”且有能力去處理化學物質的傳遞”，以及怎麼樣去讓化學物往我們想要的
方向走，對於化工系有聽過一個忘記以前在哪裡看到的，一個我覺得很精準的定義：
"在一定範圍內操作化學藥品的工程師"
或者我喜歡再隨興一點的定義
"操控、指揮化學物的指揮家"XD
這個一定範圍可以是不同的規模，可以是我們最常見的燒杯試管，到一間廁所、一座工廠
，甚至是近年滿夯的生物領域，也就是把血管把器官視為化學反應的反應器用上面的方式
處理；操作也可以是狹義的發生化學反應、或者是運用物理力學、熱力學、動力學去瞭解
化學品會有怎麼樣的行為，工程師則如一開始講的，就是一個運用上面種種知識去解決實
務問題的problem solver。這也就是為什麼常常在系所介紹時會聽到，化學家將一個東西
合成出來，化學工程師想辦法去將東西大量生產出來，因為系統規模不一樣，所要考量的
因素也不同，而化工就是我們在各個尺度下，都能"指揮"化合物應該要怎麼跑才對，在這
個邏輯架構下，大家應該就比較能夠理解為什麼化工的教授工作可以包山包海，以台大為
例，從傳統的石化程序，到生醫材料、光電材料、噴墨技術、鋰電池等等，都有教授在做
相關的研究，因為光是具備化學的知識，知道反應的機制在某些領域可能還不夠，還需要
操控化學品到"對的地方"的能力才能解決問題。
大家在看完上面這段的定義後，或許可以再回頭去思考各個科目，或許就能理解化工的邏
輯架構，打這篇的目的是希望大家了解化工知識，卻也不希望大家對化工應用的想像受限
於現有的應用，知識跟技術都是拿來解決問題的，具備同樣的知識背景，現在熱門的問題
可能是上面這些，未來會一直有新的問題，作為化工系學生，最希望的還是大家有足夠的
想像力，在知道化工能做什麼、不能做什麼的同時，能夠看到問題的本質，站在工程師的
角色想辦法解決問題。
最後再來不負責任說文解字一下 :p這幾年大家常常用化工食品，什麼都要化工一下，但
是這邊的化工和化工其實不是畫上等號的((??化工食品是指”以化學品為原料”大量生產
的工業，化學工程則是具備”能夠操作化學品”能力的工程師，當然食品業絕對是化工大
量生產程序可以發揮的地方，但看完上面，相信大家應該都知道化工食品=\=化學工程。
化工系課真的不輕，我也必須承認系上課程的設計以及教學仍有很多進步的空間，必修過
多的問題也被討論到爛掉了，這邊只是希望提供高中生一個看化工系的觀點，至於薪資水
準…….還在學校溫室裡@@，而且網路爬文一定比我清楚，就不是這邊的重點了。
有點抱歉有點晚寫沒辦法讓填志願的高三同學看到，還是在此預祝高三生學測申請能上自
己的理想科系，指考戰士也能堅持到底有好成績(我也是指考上的 时)，也希望有耐心看
完的你們也都有一些些收穫囉，有任何問題都歡迎站內信 ，有任何寫錯或表達不清的也
歡迎指教，有些部分為了說明方便怕說太多下走人，所以有點簡化了，如果真的有興趣可
以私底下再問我或者念了就知道了XDDD((不小心打太多了好怕漏打@@
至於……怎麼考大考或申請就另請高明了，沒有家教過，距離高中又有些遙遠了QQ
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※ 編輯: ray12042000 (140.112.73.102), 03/12/2016 20:05:01
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我以為高中板是冷門板@@
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不好意思用詞表達不太清楚，那應該算是熱力學上可能，但動力學上不可行的(活化能太高)
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※ 編輯: ray12042000 (36.231.103.241), 03/03/2017 20:43:23
※ 編輯: ray12042000 (36.231.103.241), 03/03/2017 21:01:06