所屬科目：熱力學
1. 密閉系統中完全可逆之熱機(heat engine)運轉於定溫 300°K 與 900°K 間，產生 1000kJ 功輸出，熱機輸入熱量為 (A) 500kJ (B) 1000kJ (C) 1500kJ (D) 2000kJ
2. 敘述同第 1 題，熱機輸出熱量為 (A) 500kJ (B) 1000kJ (C) 1500kJ (D) 2000kJ
3. 理想氣體絕熱(adiabatic)過程由(P₁，V₁)至(P₂，V₂)作功為(答案中 k=Cp/Cv) (A) RT $\ell_{\mathrm{n}} \frac{\mathrm{V}_{1}}{\mathrm{V}_{2}}$ (B) $\frac{(\mathrm{P}_{2} \mathrm{V}_{2}-\mathrm{P}_{1} \mathrm{V}_{1})}{1-\mathrm{k}}$ (C) $\mathrm{P}_{2} \mathrm{V}_{2}-\mathrm{P}_{1} \mathrm{V}_{1}$ (D) $\frac{(\mathrm{P}_{2} \mathrm{V}_{2}-\mathrm{P}_{1} \mathrm{V}_{1})}{\mathrm{k}}$
4. 若熱機所用的工作流體是理想氣體，則工作流體的內能僅與下列何者有關： (A) 壓力 (B) 溫度 (C) 容積 (D) 面積
5. Gibbs 函數(G)定義為(答案中 H 為 enthalpy，E 為 internal energy，S 為 entropy) (A) G=H-TS (B) G=H+TS (C) G=E-TS (D) G=E+PV
6. 氣渦輪機(Gas Trubine)作功所使用的理想循環為 (A) 郎肯循環(Rankine cycle) (B) 卡諾循環(Carnot cycle) (C) 鄂圖循環(Otto cycle) (D) 布雷敦循環(Brayton cycle)
7. 0.2 m³ 的容器內，裝有 2kg 的水(液體+蒸汽)，其容器內溫度 200℃，試問容器內之焓值(enthalpy)約為(提示：飽和水性質如下表) (A) 2790 kJ/kg (B) 1940 kJ/kg (C) 2370 kJ/kg (D) 2570 kJ/kg
8. 鄂圖循環(Otto cycle)依序的四種穩流系統氣體變化過程，下列何者正確：(答案中 a.等壓加熱 b.等熾膨脹 c.等熾壓縮 d.等容加熱 e.等壓排熱 f.等容排熱) (A) c→a→b→f (B) e→b→d→c (C) a→b→f→c (D) c→d→b→f
9. 7℃ 125kPa 之氬氣以等速度 3 m/sec 流入 100mm 直徑之圓管，試問其質量流率為(氬氣的 R 值為 0.208kN·m/kg°K)： (A) 40 g/sec (B) 50 g/sec (C) 60 g/sec (D) 70 g/sec
10. 火力電廠常用的渦輪機(turbine)是穩流系統之高速轉動的動力機械，它是將流體的動能轉換為 (A) 位能 (B) 熱能 (C) 壓能 (D) 機械能
11. 一裝水之絕熱汽缸中有一被插銷固定之活塞(如圖)，水起初為 65℃飽和蒸汽，且容積為 5 ℓ。活塞與重物之總質量為 10kg，活塞截面積為 3000mm²，且大氣壓力為 100kPa。現將插銷移開，使活塞移動，假設此過程為絕熱，求水之最後狀態。 提示：①65℃飽和水內能 272.0 kJ/kg，比容 1.019 × 10⁻³ m³/kg ②65℃飽和水蒸汽內能 2463.1 kJ/kg，比容 6.197 m³/kg ③過熱蒸汽表如下，其中 v 為比容(m³/kg)，u 為內能(kJ/kg)，h 為焓(kJ/kg) s 為熾(kJ/kg°K) (A) 320℃ (B) 360℃ (C) 400℃ (D) 440℃
12. 渦輪機之葉片的壓力及絕對速度變化如圖示，為下列何者？ (A) 複壓級衝動渦輪機(Pressure-compounded Impulse Turbine) (B) 複速級衝動渦輪機(Velocity-compounded Impulse Turbine) (C) 反動式渦輪機(Reaction Turbine) (D) 單級衝動式渦輪機(Single-stage Impulse Turbine)
13. 1 atm, 25℃, WO₃ 標準生成熱由下列反應式計算得(ΔH°₂₉₈ 為 25℃ 標準生成熱) \( \text{W}+\text{O}_2=\text{WO}_2 \ ; \ \Delta\text{H}_{298}^0 = -134.0\text{kcal} \)\( 3\text{WO}_2+\text{O}_2=\text{W}_3\text{O}_8 \ ; \ \Delta\text{H}_{298}^0 = -131.5\text{kcal} \)\( \text{W}_3\text{O}_8+\frac{1}{2}\text{O}_2=3\text{WO}_3 \ ; \ \Delta\text{H}_{298}^0 = -66.5\text{kcal} \)(A) -200 kcal/mole (B) -300 kcal/mole (C) -400 kcal/mole (D) -600 kcal/mole
14. 密閉系統之已知內能及體積情形下，發生自發反應(Spontaneous reaction)則熵值改變大於 0(即 dS>0)，若為已知溫度及壓力情形下發生自發反應準則為 (A) dH<0 (B) dE<0 (C) dG<0 (D) dS>0
15. 理想的再熱郎肯循環(reheat rankine cycle)熵與溫度關係(T-S 圖)表示如下左圖，工作圖如下右圖所示，順序對應 T-S 圖上點 1-2-3-4-5-6 於工作圖上位置為 (A) B-F-C-D-E-A (B) E-A-D-B-F-C (C) F-C-E-A-D-B (D) A-D-B-F-C-E
16. 敘述同第 15 題，該再熱循環理論熱效率(ηsh)為(答案中 h₁ 為 T-S 圖中點 1 熱焙值，其餘依此類推) (A) \( (\mathrm{h}_1 + \mathrm{h}_2 - \mathrm{h}_3 + \mathrm{h}_4 + \mathrm{h}_5 - \mathrm{h}_6) / (\mathrm{h}_1 + \mathrm{h}_4 + \mathrm{h}_5 - \mathrm{h}_6) \) (B) \( (\mathrm{h}_1 - \mathrm{h}_2 + \mathrm{h}_3 + \mathrm{h}_4 - \mathrm{h}_5 - \mathrm{h}_6) / (\mathrm{h}_1 + \mathrm{h}_4 - \mathrm{h}_5 - \mathrm{h}_6) \) (C) \( (\mathrm{h}_1 + \mathrm{h}_2 + \mathrm{h}_3 - \mathrm{h}_4 - \mathrm{h}_6) / (\mathrm{h}_1 - \mathrm{h}_2 + \mathrm{h}_3 - \mathrm{h}_6) \) (D) \( (\mathrm{h}_1 - \mathrm{h}_2 + \mathrm{h}_3 - \mathrm{h}_4 + \mathrm{h}_5 - \mathrm{h}_6) / (\mathrm{h}_1 - \mathrm{h}_2 + \mathrm{h}_3 - \mathrm{h}_6) \)
17. 熱系統變化若要達到平衡及可逆性(reversibility)必須 (A) 變化期間有熱梯度 (B) 變化速度快才易達成 (C) 變化速度極慢才易達成 (D) 變化期間摩擦熱需達熱平衡
18. 純物質在 0°K 時，定容比熱(Cv)值為 (A) 3/2 R (B) 0 (C) R (D) 3R
19. 太空中冰的凝固點(freezing point)比地球表面 (A) 略高 (B) 略低 (C) 相同 (D) 視狀態而決定
20. 下列何者是以水為工作液體之超臨界郎肯循環(supercritical rankine cycle)鍋爐最佳的設計壓力&溫度(P, T)組合(提示: 水的臨界壓力 221 bar, 臨界溫度 374℃) (A) (250 bar, 400℃) (B) (180 bar, 550℃) (C) (150 bar, 600℃) (D) (250 bar, 550℃)
(a)此渦輪機之輸出功率。(5分)
(b)級間加熱器之傳熱功率·(5分)
(a) 在壓縮比 \( \gamma = 5\sim 8 \) 之間，何者效率高，爲什麼？(5分)
(b) 何者壓縮比最大，爲什麼？(5分)
(a) 請簡繪出純鋁熱焓(enthalpy)與溫度變化圖形。(5 分) (提示: 純鋁在 25℃時熱焓為零)
(b) 請簡繪出純鋁燴(entroply)與溫度變化圖形。(5 分) (提示: 應用熱力學第三定律)
(a) $C_p - C_v = (\frac{\partial V}{\partial T})_p \left[ P + (\frac{\partial E}{\partial V})_T \right]$。(5 分)
(b) 理想氣體方程式 PV = RT, 請証明理想氣體 $C_p - C_v = R$ (5 分)
阿摩線上測驗
登入
阿摩線上測驗
登入
(A) 2790 kJ/kg (B) 1940 kJ/kg (C) 2370 kJ/kg (D) 2570 kJ/kg
(A) 320℃ (B) 360℃ (C) 400℃ (D) 440℃
(A) 複壓級衝動渦輪機(Pressure-compounded Impulse Turbine) (B) 複速級衝動渦輪機(Velocity-compounded Impulse Turbine) (C) 反動式渦輪機(Reaction Turbine) (D) 單級衝動式渦輪機(Single-stage Impulse Turbine)
(A) B-F-C-D-E-A (B) E-A-D-B-F-C (C) F-C-E-A-D-B (D) A-D-B-F-C-E