申論 1在下列之四個熱機(a)、(b)、(c)及(d)示意圖中，分別判定其為可逆熱機、不可逆熱機或不可能發生之熱機，並闡述其理由。（20分）
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申論 2理想空氣在活塞汽缸裝置（Piston-cylinder device）中進行等溫壓縮過程，其起始壓力和體積分別為100 kPa和0.6 m3。在此過程中，有60 kJ的熱傳量由此理想空氣向外界環境（溫度維持在25 ℃）流出。理想空氣的質量為1 kg，其定壓比熱為常數Cp = 1.0035 kJ/kg·K，空氣氣體常數R = 0.287 kJ/kg·K，請算出此過程結束時的體積和壓力，以及此過程中熵（Entropy）的變化量並說明其來源。（25分）dPh
申論 3以克拉珀龍方程式（Clapeyron equation）fg，根據下表冷媒R-134dTTvsatfg（氣體常數R= 0.0815 kJ/kg·K）在-40 ℃的飽和狀態數據來推算其在-42 ℃時的飽和壓力。在上述方程式中，P為壓力，T為溫度，h為焓（Enthalpy），v為比體積（Specific volume），下標sat代表為飽和狀態（Saturated state），下標f為飽和液態，下標g為飽和氣態。（25分）溫度（T）飽和壓力（P）ν（m3/kg）ν（m3/kg）h（kJ/kg）satfgfg-40 ℃ 51.25 kPa0.000710.36064225.86
申論 4有一以水為工作流體之再生循環如下圖所示，蒸氣離開鍋爐（Boiler）進入渦輪機（Turbine）的狀態為4 MPa（P）及400 °C（T），經渦輪機之膨脹過程至500 kPa時（P），部分蒸氣會被抽離至飼水加熱器（Feedwaterheater, FWH）用來加熱飼水（Feedwater），在飼水加熱器的壓力為500 kPa，而飼水離開飼水加熱器的狀態為壓力500 kPa的飽和水（Saturated water），而在渦輪機中未被抽離的蒸氣會繼續膨脹至10 kPa（P）。根據下表數據，計算在渦輪機中被抽離加熱飼水蒸氣的比例以及整個循環的效率。假設膨脹過程為等熵過程（Isentropic process），且工作流體流經鍋爐或冷凝器（Condenser）的前後並未產生壓力變化。（30分）P = 4 MPa, T = 400 °Ch(kJ/kg)s(kJ/kg·K)Superheated vapor3213.66.7690SaturatedννhhssfgfgfgSteam(m3/kg)(m3/kg)(kJ/kg)(kJ/kg)(kJ/kg·K)(kJ/kg·K)P = 500 kPa0.0010930.3749640.232748.71.86076.8213P = 10 kPa0.00101014.67191.832584.70.64938.1502