高普考題庫
105 年 105年公務人員高等考試三級考試暨普通考試

工程熱力學

本卷皆為申論題,點「看答案與解析」查看擬答。

申論 1請區分何謂「物理性質(physical property)」與「熱力性質(thermodynamic property)」?請分別給兩個性質。(12 分)請問這兩類性質在一般核電廠的朗肯循環(Rankine cycle)應用中,何以物理性質的變化所造成的能量改變遠比不上熱力性質的變化所造成的能量改變?(8 分)
申論 2一個剛硬(rigid)且完全隔熱(well-insulated)的節流閥(throttling valve)被應用來將工作流體由高壓轉換成低壓狀態。飽和液態水穩定地進入節流閥的溫度為150℃;離開節流閥時候的壓力為100 kPa。如果出入口的動能變化遠小於焓的變化忽略,能量守恆方程式可以簡化到怎樣的型式?請敘述方法如何決定內能的變化。(10 分)請簡易繪出該過程於T-s 與p-v 圖上。(10 分)[註:不必求得答案。]
申論 3某一動力引擎運轉於某熱源及某熱沉溫度之間;熱源溫度T = 1000℃,熱沉溫度HT= T= 0℃。請問:L 0㈠如果該引擎為一簡單理想的布雷登循環(Brayton cycle),它的壓縮比(compressionratio)為9,進入壓縮機的空氣壓力是1 atm,最高與最低的運轉溫度分別為900℃及30℃。假設空氣的比熱為常數,Cp = 1.0 kJ/kg-K,理想氣體常數R = 0.25 Cp。請求得該循環的效率(thermal efficiency)與每單位質量的不可逆性。(18 分)㈡請依以上的條件將卡諾循環(Carnot cycle)及布雷登循環繪於T-s 圖上,並請將不可逆性以陰影區標示於T-s 圖上。(12 分)
申論 410 kg 的氧氣進行由下面三個過程所建構的循環:1Æ2:等溫(isothermal)過程:500 K, 300 kPa Æ 100 kPa2Æ3:等壓過程3Æ1:可逆且絕熱的壓縮過程㈠請繪出T-s 與p-v 圖,並將狀態1, 2, 3 標示在圖上。(15 分)㈡描述如何求出每一過程熵的變化量。(10 分)[註:不必求得答案。]㈢描述如何求出過程 1Æ2 的作功量。(5 分)[註:不必求得答案。]