機械工程 97 年熱工學考古題（共 7 題）
資料來源：考選部歷屆試題｜法律人 LawPlayer 整理
https://lawplayer.com/exam/mechanical-engineering/97-%E7%86%B1%E5%B7%A5%E5%AD%B8

第 1 題
㈠某物質在150℃時，飽和液體內能（uf）= 631.68 kJ/kg、飽和液體與飽和汽體內能差
（ufg）= 1927.9
kJ/kg，求在乾度χ（quality）= 70時之內能（u）是多少？（6 分）
㈡活塞汽缸系統中裝有0.1 m3與400 kPa 的空氣，進行多變過程PV n = C（polytropic
process），由此可逆過程使得體積膨脹為0.25 m3，求n = 1 時之作功（work）。
（8 分）
㈢有一系統在特定過程中，吸熱107 J，作功4106 J，系統速度由10 m/s 變成25 m/s，
高度由20 m 變成12 m，系統質量為50 kg，試求此系統之內能變化。（8 分）
（註：重力加速度g = 9.81 m/s2）

第 2 題
㈠證明鄂圖循環（Otto cycle）效率為：1( )1-k，其中為壓縮比（compression
ratio），k 為等熵指數（isentropic exponent）。（6 分）
㈡若鄂圖循環（Otto cycle）之壓縮比為12，在壓縮衝程開始的壓力與溫度分別為
0.1 MPa 與15℃，每循環傳熱至空氣的熱量為2000 kJ/kg，試求平均有效壓力
（mean effective pressure）。（12 分）
（註：理想氣體之Cp = 1.0035 kJ/kg K、R = 0.287 kJ/kg K）

第 3 題
具有飼水加熱器（feedwater heater）的再生朗肯循環（regenerative Rankine cycle）
中，水蒸汽在4 MPa，400℃進入輪機，等熵膨脹至中間壓力800 kPa 後，有部分水
蒸汽從輪機內抽出與飼水混合，在800 kPa 下熱交換成飽和液體。而另外一個幫浦
將飽和液加壓至4 MPa 後再運送到蒸汽發生器，未抽出水蒸汽在輪機內繼續膨脹
至50 kPa（hfg = 2305.4 kJ/kg，sfg = 6.5029 kJ/kg K），試求：㈠輪機出口蒸汽的
焓值（enthalpy）。（6 分）㈡此循環的熱效率。（6 分）㈢若此循環欲獲得8000 kW
的功率，求需要之水蒸汽質量流率。（8 分）
註：各狀態點的性質如下表。
T（℃）
P（kPa）
h（kJ/kg）
s（kJ/kg K）
v（m3/kg）
1
81.33
50
340.49
1.0910
0.00103
2
81.51
800
341.26
1.0910
3
170.43
800
721.11
2.0462
0.001115

第 4 題
171.28
724.68

第 5 題
400
3213.6
6.7690

第 6 題
191
800
2817.8

第 7 題
81.33
50
97 年公務人員高等考試三級考試試題
類
科：機械工程
科
目：熱工學
四、有一個剛性的空氣槽，其體積為1.8 m3，含有壓力900 kPa、溫度150℃的空氣，空
氣經由傳熱給15℃的外界後，冷卻至15℃，請計算：㈠可用功（available work）。
（10 分）㈡過程的不可逆性（Irreversibility）。（10 分）
（註：定壓比熱Cp = 1.0035
kJ/kg K、定壓比熱與定容比熱之比熱比Cp /Cv = 1.4）
五、㈠在溫度與熵座標圖（T-S 圖）上繪出以汽體為工作流體的反向卡諾循環並且說明
每一過程。（8 分）
㈡有一反向卡諾循環運轉於10℃與30℃之間，該冷凍機每小時自冷凍空間吸收
10000 kJ 熱量，試求此循環之性能係數（COP），壓縮機需求之功率及該循環之冷
凍噸及能量效率比（E.E.R 值）。（12 分）

題目為考試當年公告版本，實務標準請以現行規範為準。