機械工程 111 年熱力學考古題

氮氣在一剛性容器內，體積為0.2 m3，壓力為1.013 bar，溫度為15 oC。 試求溫度上升至146 oC 時的壓力、該過程的內能變化、焓變化及熵變 化。氮氣的分子量為28，比熱比為1.41，可視氮氣為理想氣體，通用氣 體常數為8.314 kJ/(kmole．K)。（25 分）

什麼是熱與功？請敘述兩者相似的地方。（15 分）

一部燃氣渦輪機中的一離心式空氣壓縮機，從大氣壓力（1 bar）及溫度 （300 K）接收空氣。該壓縮機出口的壓力為5 bar、溫度為460 K 和速 度為100 m/s。進入該壓縮機的空氣質量流率為15 kg/s。試求驅動該壓 縮機所需的功率，空氣的等壓比熱為1.004 kJ/(kg K)，視空氣為理想氣 體。（20 分）

當房間外的溫度為33 oC，使用一部冷氣機維持房間溫度為26 oC。該房間 經由牆壁及窗戶獲得750 kJ/min 的傳熱率及房間內由人、電燈及電器裝置 獲得的熱產生率為750 kJ/min。試求該冷氣機所需的最低功率。（20 分）

蒸汽動力廠的基本循環不是以蒸汽卡諾循環運行，請說明其原因。並敘 述蒸汽動力廠運行的基本循環名稱及該循環組成的四個過程及相關的 組件。（20 分）