93年 - [無官方正解]93 經濟部辦理台電公司及中油公司_新進職員甄試試題_機械：熱力學#147364

1. 下列何者非內涵性質(Intensive Property)？ (A) 壓力 (B) 溫度 (C) 密度 (D) 焓(enthalpy)

2. 理想氣體執行可逆多變過程(reversible polytropic process)變化，若 n=0 時是為 (A) 等溫過程 (B) 等壓過程 (C) 等熵過程 (D) 等容過程

3. 容積 0.5m³ 之鋼瓶有 15kg 之理想氣體，它的分子量為 24，當溫度為 25℃時，它的壓力為 (A) 2099 kPa (B) 3099 kPa (C) 4099 kPa (D) 1099 kPa

4. 「在相同的溫度與壓力下，相同的氣體體積具有相同的分子數」，此為 (A) 波義耳定律 (B) 查理定律 (C) 亞佛加厥原理 (D) 焦耳定律

5. 以下何者不是理想氣體之假設： (A) 氣體分子體積很小 (B) 分子間相互碰撞為完全彈性碰撞 (C) 牛頓第二運動定律適用於每個氣體分子之運動 (D) 壓力很大之狀態存在

6. 以下何者非節流過程(Throttling Process)之特性： (A) 絶熱膨脹 (B) 不做功 (C) 無動能變化 (D) 溫度不變

7. 若鄂圖循環(Otto Cycle)與狄賽爾循環(Diesel Cycle)於壓縮前狀態相同且具有相同之壓縮比 與位移容積，則此二循環之熱效率何者較大？ (A) 鄂圖循環 (B) 狄賽爾循環 (C) 相同 (D) 不一定

8. 標準氣體動力艾立遜循環(Ericsson Cycle)過程不包括： (A) 等溫膨脹 (B) 等容放熱 (C) 等溫壓縮 (D) 等壓加熱

9. 平衡燃燒方程式，Butene(C4H8)在空氣中完全燃燒(Chemically correct)時，以質量計的 空氣燃料比 A/F 為 (A) 15.48 (B) 14.80 (C) 9.01 (D) 7.48

10. 氣輪機動力廠依布雷登(Brayton)循環，若採用壓力比為 8，則理論循環熱效率約為：
(提示：=1.81) (A) 35% (B) 45% (C) 55% (D) 60%

貳、填充題：
1. 水蒸汽絶熱流經一噴嘴，進出口之壓力分別為 1500 kPa 與 15 kPa，而進出口之速度分別為 150 m/sec 與 1200 m/sec，則焓值減少量為_______kJ/kg。

2. 某理想氣體之比熱為 Cp= 0.846 kJ/ kg-°K，Cv= 0.657 kJ/kg-°K，則此氣體之克分子量為_______。

3. 有一 0.1 kg 之理想氣體，其 Cp= 1.0 kJ/ kg-°K，Cv= 0.7 kJ/kg-°K，自容積 0.006 m³ 、絶對壓力 2.07 MPa，依等熵過程膨脹至絶對壓力為 1.03 MPa，則氣體所做之功為_______kJ。 (提示：=1.62)

4. 一卡諾(Carnot)機使用空氣為工作物，在等溫膨脹開始時，空氣壓力為 560 kPa，佔有0.06 m³之容積，在絶熱膨脹後，空氣之壓力與容積分別為 140 kPa 與 0.18 m³，則循環的熱效率為_______。

5. 一理想氣體在 TS 圖上(溫度－熵圖)之等壓線斜率為_______(以 T 與 Cp 表示)。

6. 當加熱 5 kJ 時，0.1 kg 分子量 40 之理想氣體於閉合系統中以定壓無摩擦的由 100 kPa、60℃膨脹至 160℃，則其 Cv=_______kJ/kg-°K (Cv 為定容比熱)。

7. 標準氣體動力布雷登循環(Brayton Cycle)的四個過程依序為：等熵壓縮→_______→等熵膨脹→等壓放熱。

8. 氣體循環由四個閉式系統之氣體變化過程所構成，依次為等熵壓縮、等容加熱、等熵膨脹、等容放熱，則此循環為_______循環。

9. 假設有 100℃之飽和水蒸汽 1 kg 在一等壓程序中，藉傳熱至 25℃之外界空氣而凝結成100℃之飽和液。利用下表水蒸汽之熱力性質，系統加上外界的熵值淨增加量為_______。

10. 試將每公斤水以等熵程序由 100 kPa、30℃泵打至 5 MPa 所需之功為_______kJ/kg，假設 v=0.001004 m³/ kg，比容保持固定。

參、計算題：
1. 一體積為 0.3 m³之絶熱容器，裝有 100 kPa、50℃之空氣 0.33 kg，此容器以配管及控制閥連接至一極大之壓縮空氣源(如圖)。當閥打開，則 700 kPa、80℃之壓縮空氣流入容器。當 容器內空氣壓力達 700 kPa 即關閉閥。試求最後容器內空氣之質量及溫度。 (假設此過程無熱交換，動能與位能之變化可忽略不計。空氣之 h=1.4u=1.0035T=3.5pv，p= 壓力，v=比容。u 與 h 單位為 kJ/kg，T 為絶對溫度 ⁰K，p 為 kPa，v=m³/kg)

2. 在一穩定流動系統中，理想氣體自 P₁= 1 bar、T₁= 25℃加壓至P₂= 3.5 bar、T₂=127℃。試求此壓縮過程中熵之改變量，以 kJ/kg-⁰K 表示。
(已知：空氣氣體常數 R= 0.287 kJ/kg-⁰K，空氣等壓比熱 Cp= 1.005 kJ/kg-⁰K，=0.294，ln(3.5) =1.253 )。

3. 對具定值比熱之理想氣體，試證：

s：比熵，Cp：定壓比熱，T：溫度，P：壓力，k=

1. 壓縮性因子 Z(Compressibility factor Z)

2. 對應狀態定律(The law of Corresponding State)

3. 克勞休斯敍述(Clausius Statement)

4. Kelvin-planck 敘述(Kelvin-planck statement)

5. 克勞休斯不等式(Inequality of Clausius)