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熱力學
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101年 - 101年高等三級暨普通考高考三級_機械工程#41554
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題組內容
一、兩個具有絕熱之剛體桶(rigid tank),內裝一氧化碳之理想氣體,兩桶中間聯結一閥 來聯通。當閥關閉時,其中一桶內裝 3 公斤、0.5 bar、100˚C,另一桶內裝 5 公斤、 1 bar、25˚C,當閥打開時兩桶達成平衡後,將一氧化碳其定容比熱視為常數,其值 為 0.745 kJ/kg˚K,氣體常數 0.297 kJ/kg˚K,試求下列結果:
⑴平衡溫度(˚C)=?(10 分)
其他申論題
⑴容積為 0.5 m3 的容器內含 2 kg 空氣,其初始壓力(Initial pressure)為150 kPa 。試 求當空氣被等容加熱到壓力為1 MPa 時,其焓(Enthalpy)的變化量(14 分)與 熱傳量。(14 分)
#129283
⑵考慮一穩流過程(Steady-flow process):溫度 20 °C 的空氣以10 m/s 的速度進入正 面面積(Frontal area)為 0.25 m 2 車用散熱器(Car radiator),質量流率為1 kg/s 的 液態水由 98 °C 被冷卻到 80 °C 。若散熱器與外界的熱傳及動能與位能的改變量可 忽略不計,試求散熱器出口的空氣溫度。(12 分)
#129284
【已刪除】三、飽和汽在壓力800 kPa進入蒸汽渦輪機(Steam turbine),且在壓力60 kPa離開蒸汽 渦輪機。若渦輪機具90 %的絕熱效率(Adiabatic efficiency),⑴試求每單位質量蒸 汽的輸出功;(14 分)⑵請說明如何判定排出的蒸汽是否為過熱蒸汽。(14 分)
#129285
四、循環1 → 2 → 3 → 4 → 1為一標準空氣狄塞爾循環(Air-standard Diesel cycle),其壓 縮比(Compression ratio)與截斷比(Cutoff ratio)分別為 15 與 2。假設空氣遵循理 想 氣 體 ( Ideal gas ) 行 為 , 且 其 等 壓 比 熱 C p = 1.0038 kJ/ (kg ⋅ K ) 與 等 容 比 熱 Cv = 0.717 kJ/ (kg ⋅ K ) 為已知之常數,試求當壓縮行程的初始條件為溫度 T1 = 294 K 與壓力 P1 = 101.35 kPa 時,其循環的熱效率。(20 分)
#129286
⑵平衡壓力(bar)=?(10 分)
#129288
⑶試求出此過程熵(entropy)之變化量?並說明過程之可行性。(5 分)
#129289
⑴試導出熱力學關係式 (∂C P / ∂P)T = −T (∂ 2v / ∂T 2 ) P ,其中 CP 為定壓比熱、P 為壓力、 T 為溫度、v 為比容。(15 分)
#129290
⑵ 某 液 體 在 1atm 、 40˚C 時 , 其 等 壓 膨 脹 係 數 β P = 2.0 × 10 − 4 ( ˚C ) −1 與 (∂β P / ∂T ) P = 9.0 × 10 − 6 ( ˚C) − 2 ,且比容v = 1.0cm3 / g ,試求出(∂C P / ∂P)T = ?(10 分)
#129291
⑴循環中各過程之溫度(˚K)與壓力(bar)之值?(15 分)
#129292
⑵平均有效壓力(mean effective pressure)(bar)=?(5 分)
#129293