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工程熱力學
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100年 - 100 高等考試_三級_核子工程:工程熱力學#40096
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題組內容
五、名詞解釋:
⑴能量守恆定律(4 分)
其他申論題
⑴空氣出口之溫度(14 分)
#122103
【已刪除】 ⑵擴散器出口之面積(8 分) 空氣之氣體常數值為 0.287 kPa-m3/kgoC,空氣之性質如下表:
#122104
【已刪除】三、一穩流(steady-flow)卡諾(Carnot)循環係以水為工作液體,此循環之最高及最 低溫度分別為 350oC及 60oC,而於熱排放過程之開始及末了,水之乾度(quality)分 別為 0.891 及 0.1。試⑴將此循環過程以圖示於以相對於飽和液體及飽和氣體曲線 之T-S圖中(5 分);計算此過程中之⑵熱效率(5 分)、⑶渦輪機入口之壓力值( 8 分)及⑷淨輸出功(5 分)。 水蒸氣之性質如下表:
#122105
四、一內含加熱流體而容量為 30 公升之電熱器,置於一體積為 50 m3之公寓中,流體及 公寓初始之溫度皆為 10oC,隨後功率為 1.8 kW之電熱器加以通電而將流體加熱。 於加熱期間公寓流失至周圍環境之散熱量為 0.35 kJ/s,經過一段時間後,公寓內空 氣之溫度為 20oC而加熱流體之溫度為 50oC。假設加熱流體之密度及比熱分別為 950 kg/m3及 2.2 kJ/kgoC,試計算電熱器需通電多久始得達此狀態。(23 分) 假設空氣之等容比熱值為 0.718 kJ/kgoC,氣體常數值為 0.287 kPa-m3/kgoC,壓力為 100 kPa。
#122106
⑵潛熱(Latent Heat)(4 分)
#122108
一、在熱生長SiO2機制中,SiO2厚度X與生長時間t之關係式為X2+AX=B(t+τ),其中τ為t = 0 時初始厚度Xo所需之相對應生長時間,已知A = 0.1 μm,B = 0.01 μm2/hr,Xo = 0.01 μm,請求出再生長 2 hr後之總氧化層厚度為多少?(20 分)
#122109
二、已知矽晶體鑽石結構之晶格常數(lattice constant)為 5.43×10-8 cm,請繪出矽晶體中矽 原子與四個相鄰原子間之空間關係圖,並求出相鄰兩原子間之距離為多少?(15 分)
#122110
三、在矽材料中已知常溫下之本質載子濃度ni = 1.5×1010 cm-3,1kT/q = 0.0259 V,q = 1.6×10-19 C,熱 平衡下之電洞濃度po = 5×1010 cm-3,電洞之位移率μp=850 cm2/V.S,電子之位移率 μn=120 cm2/V.S,請求出該材料之熱平衡電子濃度no=?電阻率(resistivity)ρ=? (15 分)
#122111
四、在理想p-n接合面中,假設流入空乏區之電流等於流出之電流,p區與n區之摻雜濃度 比值為NA/ND=5,電洞與電子之擴散係數(diffusion coefficient)比值為Dp/Dn=1/2, 擴散長度(diffusion length)比值為Lp/Ln=1/3,請求出在順偏壓下空乏區內電洞與電 子電流之比值Ip/In=?(20 分)
#122112
五、在雙極性電晶體n+pn中,令(nEo,pEo)、(nBo,pBo)、(nCo,pCo)分別為射極、 基極、集極於熱平衡時之(電子,電洞)濃度,WEB、WBC分別為射基極與基集極 間之空乏區寬度,當工作於順向作用(forward active)區時,請繪出元件各區域之 電子濃度n(x)與電洞濃度p(x)之分布曲線圖。(15 分)
#122113