申論 1總質量為10 kg 的空氣放置於汽缸中，其中一端連接一活塞。剛開始汽缸內溫度為20 ℃，汽缸的體積為0.5 m3。當汽缸壁被均勻加熱，內部壓力保持不變，但汽缸內的體積變為1 m3。請問：㈠汽缸內的壓力是多少？（7 分）㈡這個加熱過程，空氣做了多少功？（10 分）㈢最後空氣的溫度變成幾度？（8 分）（空氣的氣體常數為0.287 kJ/kgK，假設為理想氣體）
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申論 2如果有一個絕熱的容器，內裝有氦氣0.8 kg。其起始溫度為20 ℃且壓力為220 kPa。如果使用一螺槳在容器內旋轉對氦氣做功。其輸入功率為0.02 kW，進行1 小時。請問：㈠最後容器內的溫度是多少？（13 分）㈡壓力有多大？（12 分）（氦氣的氣體常數為2.0769 kJ/kgK，C 為3.1156 kJ/kgK，假設為理想V氣體）
申論 3考慮氦氣通過一個渦輪機進行等熵膨脹過程。氦氣在渦輪機的入口壓力為350 kPa，而其溫度為240 ℃。在出口處其壓力下降為100 kPa。假設這個渦輪機本身是絕熱的，而且入口的面積很小，入口速度幾乎是零，而出口的速度為210 m/s。氦氣通過渦輪機的膨脹過程方程式為pv= C。請問：㈠出口的溫度是多少？（10 分）㈡焓的變化是多少？（8 分）㈢每一公斤氦氣總共做了多少功？（7 分）（氦氣的氣體常數為2.0769 kJ/kgK，C 為5.234 kJ/kgK，假設為理想氣體）p
申論 4卡諾熱引擎（Carnot heat engine）是由定溫吸熱過程、絕熱膨脹過程、定溫排熱過程、絕熱壓縮過程四個熱力學過程所組成，並且在兩個不同溫度的熱源間操作才能輸出功。如果使用1 kg 空氣作為引擎內的工作流體，假設一開始引擎內的狀態一，溫度是100 ℃，壓力為200 kPa。首先定溫吸熱至狀態二，溫度是100 ℃，壓力為175 kPa。接著絕熱膨脹至狀態三，溫度為50 ℃，壓力為100 kPa。然後定溫排熱至狀態四，溫度為50 ℃，壓力為114.29 kPa。最後絕熱壓縮回到狀態一。請問：㈠由狀態一到二的熵變化是多少？（5 分）㈡狀態三到四的熵變化是多少？（5 分）㈢這個卡諾循環產生的功是多少？（10 分）㈣其熱循環效率是多少？（5 分）（空氣的氣體常數為0.287 kJ/kgK，C為1.005 kJ/kgK，假設為理想氣體）p