機械工程 109 年熱力學考古題（共 5 題）
資料來源：考選部歷屆試題｜法律人 LawPlayer 整理
https://lawplayer.com/exam/mechanical-engineering/109-thermodynamics

第 1 題
焦耳-湯姆森係數（Joule-Thomson coefficient, µ）為等焓節流過程中，當壓
力下降所導致溫度變化之量化指標，其定義為
h
T
P
。試回答下列問題：
㈠說明µ > 0、µ < 0分別代表之物理意義；冷凍空調系統選用之冷媒µ 值
應為前述何者？（10分）
㈡試由焦耳-湯姆森係數證明理想氣體無法藉由節流過程達到冷卻之目
的。（10分）
註：焓之熱力關係式為
p
P
v
dh
c dT
v
T
dP
T

第 2 題
有一體積為1.7 m3之絕熱剛性容器，裝有515 kPa、52oC 之空氣，容器接
有一閥用以控制空氣之進出。現將閥打開使空氣溢出直至內部壓力降至
206 kPa。過程中以置於容器內的電加熱器將空氣溫度維持固定。假設空
氣為理想氣體，其氣體常數為0.287 kJ/kg．K，試計算：
㈠由剛性容器內溢出之氣體質量（kg）。（7分）
㈡電加熱器之加熱量（kJ）。（8分）
空氣性質表
T（K）
h（kJ/kg）
u（kJ/kg）
315
315.27
224.85
325
325.31
232.02
330
330.34
235.61
340
340.42
242.82

第 3 題
某單閃式地熱發電廠，地熱水進入閃發器（由節流閥構成）之條件為230℃
的飽和液體，流量50 kg/s。經過閃發過程降壓至1002.8 kPa 後，再利用分
離桶使兩相混合之流體分離，並將水蒸汽用以推動渦輪機，已知離開渦
輪機時之流體狀態為壓力20 kPa、乾度x=90%，試計算：
㈠點3之水蒸汽質量流率（kg/s）。（10分）
㈡渦輪機之輸出功（kW）。（10分）
飽和水與飽和水蒸汽性質表
Tsat（℃）
Psat（kPa）
hf（kJ/kg）
hg（kJ/kg）
60
19.947
251.18
2608.8
65
25.043
272.12
2617.5
180
1002.8
763.05
2777.2
230
2797.1
990.14
2802.9
x=90%

第 4 題
空氣在280 kPa 與77 oC，以55 m/s 的速度穩定流入一噴嘴，並以85 kPa、
200 m/s 流出噴嘴。從噴嘴傳至20 oC 外界的熱損失為3.2 kJ/kg。空氣之
氣體常數為0.287 kJ/kg．K，試計算：
㈠流出噴嘴之空氣溫度（K）。（10分）
㈡此過程之總熵變化量（kJ/kg．K）。（15分）
空氣性質表
T（K）
h（kJ/kg）
so（kJ/kg．K）
325
325.31
1.78249
330
330.34
1.79783
340
340.42
1.82790
350
350.49
1.85708

第 5 題
有一空調系統由一加熱盤管與一個供給100℃之飽和水蒸汽的加濕器構
成。空氣以10℃、相對濕度70%且質量流率0.72 kg/s 進入加熱盤管；以
20℃、相對濕度60%離開加濕器。已知此空調系統工作於1大氣壓
（101.325 kPa）之環境。乾空氣之定壓比熱cpa=1.005 kJ/kg．K，試計算：
㈠加熱盤管之熱傳率（kW）。（10分）
㈡加濕器之加濕率（kg/s）。（10分）
飽和水與飽和水蒸汽性質表
Tsat（℃）
Psat（kPa）
hf（kJ/kg）
hg（kJ/kg）
10
1.2281
42.022
2519.2
20
2.3392
83.915
2537.4
100
101.325
419.06
2675.6
飽和水蒸汽

題目為考試當年公告版本，實務標準請以現行規範為準。