機械工程 100 年熱力學考古題（共 4 題）
資料來源：考選部歷屆試題｜法律人 LawPlayer 整理
https://lawplayer.com/exam/mechanical-engineering/100-thermodynamics

第 1 題
乾球溫度T1且濕度比為ω1的氣流1 中含有空氣質量流率ma1，乾球溫度T2且濕度比為ω2
的氣流2 中含有空氣質量流率ma2，在絕熱狀況下將兩股氣流混合成氣流3。若不考
慮動能和位能的變化，請推導並說明如何決定氣流3 的乾球溫度T3，繪出濕度線圖
（Psychrometric chart）進一步說明如何利用圖解法求得T3。（25 分）

第 2 題
請分別說明汽油引擎的四個實際行程（stroke）和鄂圖（Otto）循環的四個熱力過程
（process），接著說明四個實際行程和四個熱力過程的相關性。（25 分）

第 3 題
考慮一燃氣鍋爐（燃燒甲烷氣）供應蒸氣給一蒸汽渦輪機作功發電。燃氣鍋爐在過
剩空氣10%下操作，鍋爐所需的燃燒空氣和甲烷氣皆維持供應壓力1 atm和溫度25℃，
鍋爐排放廢氣則控制在壓力1 atm和溫度150℃。如果蒸汽渦輪機的熱效率為40%
而輸出功率為1.0×106 kW，請計算燃氣鍋爐的燃氣消耗率。（甲烷形成焓為
-74,920 kJ/kg mol，二氧化碳形成焓為-393,790 kJ/kg mol，氣態水形成焓為
-242,000 kJ/kg mol，同時假設鍋爐排放廢氣的平均cp值為30.6 kJ/kg mol K）（25 分）

第 4 題
考慮一個以理想氣體為工作介質的卡諾（Carnot）循環，說明其熱力過程組成，求
出以等熵膨脹比（isentropic compression ratio, rv）和比熱比（specific heat ratio, k）
為函數的熱效率表示式，以及以壓力比（pressure ratio, rp）和比熱比為函數的熱效
率表示式。（25 分）

題目為考試當年公告版本，實務標準請以現行規範為準。