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工程熱力學
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107年 - 107 高等考試_三級_核子工程:工程熱力學#70989
> 申論題
題組內容
一、請回答下列問題:
⑴ Principal of Corresponding States,請說明此原理(principal)的具體應用與應用的 方式。 (10 分)
相關申論題
⑵熱力學第零定律,請說明指出此定律所定義之物質熱力學性質(thermodynamic property)。 (5 分)
#285088
⑶熱力學第三定律。 (5 分)
#285089
二、依據熱力學第二定律將能量由熱的形式轉換為功的形式時,一定要排除廢熱才能循 環運作,很多人認為不可思議,廢熱也是「能源」 ,為什麼要浪費!但是人們可以接 受能量(熱)只能從高溫的物質傳給低溫的物質,卻不能從低溫傳到高溫是一個真 理。請證明前述兩個物理現象事實上是一體的兩面,亦即若接受一個為真理,另一 個也是真理。 (15 分)
#285090
⑴熱機(heat engine) :運轉高低溫度分別為 800°K 與 300°K。熱機由高溫熱源(high temperature reservoir)接受 100 kJ 的熱,排放 50 kJ 的廢熱到低溫熱沉(low temperature reservoir)。
#285091
⑵冷凍裝置(refrigerator):運轉於高低溫度分別為-3℃與 37℃的區域。該裝置使用 50 kJ 的功(work),由低溫區抽取 100 kJ 的熱到高溫區。
#285092
⑶熱泵(heat pump):運轉於高低溫度分別為-23℃與 27℃的區域。熱泵由低溫區抽 取 100 kJ 的熱能,送出 150 kJ 的能量送到高溫區。
#285093
四、一個發明家設計了一個熱泵,宣稱可以用 2 kW 的功(work),自-3℃的室外環境移 動 20 kW 的能量到 27℃的室內,請用克勞希爾斯不等式(Clausius Inequality)驗證 該發明家的說詞是否屬實。 (10 分)
#285094
⑴一個理想郎肯循環(ideal Rankine Cycle)汽渦輪機進口為 7 MPa 的飽和蒸汽,冷 凝器的溫度(汽機出口)為 25℃,請計算熱效率。 (5 分)
#285095
⑵若汽渦輪機的效率 (isentropic efficient)為 0.90,飼水泵浦的效率(isentropic efficient) 為 0.95,其他條件維持不變,請計算熱效率。(10 分)
#285096
⑶請說明如何更改該郎肯循環的設計參數以提昇熱效率。請用簡單的圖示法說明所 提的變更,確實可以提升熱效率。 (5 分)
#285097
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