機械工程 112 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/112-thermodynamics

第 1 題
將溫度為500 K，質量為50 kg 之鐵塊，丟入水溫維持在285 K 之大水
槽中進行冷卻。由於鐵塊質量遠小於大水槽內水之質量，故鐵塊最後被
冷卻至大水槽水溫度。假設此冷卻過程鐵塊之平均比熱為0.45 kJ/kg K，
試求：（每小題5 分，共20 分）
㈠鐵塊熵值變化。
㈡水槽中水之熵值變化。
㈢此冷卻過程總熵值變化。
㈣此過程是否可發生？

第 2 題
有一房間在冬天時需維持室內為20℃，但有12 kW 之熱量傳至溫度為
0℃之環境。使用熱汞（heat pump）及電熱器作為暖氣。熱汞所需之功率
為2.5 kW，性能係數（coefficient of performance, COP）為卡諾循環（Carnot
cycle）之四分之一。試求熱汞之實際COP、電熱器之功率以及整個過程
之可用能破壞率（rate of exergy destruction）。（20 分）

第 3 題
㈠一般燃煤電廠最高操作溫度約為600℃，而燃氣電廠氣渦輪機最高溫
度為1400 K，以熱機效率而言，是否需以燃氣電廠氣取代燃煤電廠？
說明你的看法。（5 分）
㈡燃氣輪機回收廢熱有何限制？試以T-S 圖解釋之。（5 分）
㈢說明如何由布雷登循環（Brayton cycle）逼近愛立信循環（Ericsson
cycle），並證明Ericsson cycle 之熱效率與卡諾循環（Carnot cycle）相
同。（10 分）

第 4 題
㈠把狀態為溫度35°C，濕度40%之大氣經歷一過程使其溫度降為25°C，
絕對濕度為0.015。試問此過程需加濕或除濕？（10 分）
㈡第二狀態之相對濕度為何？（5 分）
㈢將此過程表示於水蒸汽之T-s 圖及濕度圖（psychrometricchart）上。（5 分）
給予數據：大氣壓力為101.325 kPa。25°C 水之飽和壓力為3.169 kPa。
35°C 水之飽和壓力為5.628 kPa。

第 5 題
㈠請求出乙醇（C2H5OH）之理論莫耳及質量空氣燃油比。（10 分）
㈡請求出質量比為85%乙醇（C2H5OH）及15%汽油（C8H18）之理論莫
耳及質量空氣燃油比。（10 分）

題目為考試當年公告版本，實務標準請以現行規範為準。