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年特種考試地方政府公務人 員及
離 島 地 區 公 務 人 員 考 試 試 題
考 試 別：地方政府公務人員考試
等 別：三等考試
類 科：機械工程
科 目：熱力學
考試時間：2小時 座號：
※注意：
可以使用電子計算器。
不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。
本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。
代號：
3
4660
頁次：
2
－
1
一、有一個汽缸活塞系統，汽缸內有空氣，其壓力恆為 150 kPa，假設空氣的
質量為 0.05 kg，Cp、Cv分別為 1.004 kJ/kgK和0.7176 kJ/kgK。當系統
溫度由285K 加熱至550K。試求這個等壓過程中：（每小題5分，共15 分）
加入的熱是多少？
有多少功被完成？
焓的變化為何？
二、若對一汽缸活塞系統內部的某種特殊氣體（
R 2.1 kJ/kg K
）施以定壓
壓縮，並且過程中也有熱的交換，該特殊氣體行為遵守理想氣體定律。
內部氣體的質量為0.3 kg，起始溫度為280 K，整個施壓過程為等溫，起始
壓力為1大氣壓，最後壓力為原來的一倍。試求：（每小題5分，共20 分）
過程中氣體內能變化為多少？
最後體積為多少？
過程中所完成的功有多少？
過程中熱的交換有多少？
三、有一個渦輪機，其工作時通過的空氣（ p
C 1.0047kJ/kg K R 0.287kJ/kg K
，）
質量流率為 5,000 kg/min。基本上當空氣通過這個渦輪機時等於完成一
個多變過程（polytropic process），其 n值為 1.45。渦輪機入口的壓力
為425 kPa，出口壓力為 101 kPa，同時入口溫度為 1,400 K。試求：
（每小題 5分，共 25 分）
出入口的比容變化比例為何？
出口的溫度為何？
空氣經過這個渦輪機，其總焓的變化率為多少？
此渦輪機的功率為何？
此渦輪機跟環境的熱交換率是多少？
代號：
3
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頁次：
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－
2
四、有一個卡諾循環引擎，其工作物質為空氣，總質量為 0.1 kg。其循環包
括四個過程，第一個過程為等高溫加熱，第二個過程為等熵膨脹，第三
個過程為等低溫排熱，第四個過程為等熵壓縮。在此循環過程中，最大
的壓力為 9×103kPa，發生在一開始。最高溫度為 900 K，也是在一開始。
最低溫度為 300 K。第一個過程中加入熱量為 5 kJ。試求：
（每小題 5分，共 20 分）
一開始空氣之體積為多少？
第一個加熱過程結束後，空氣體積變成多少？
此卡諾循環的效率是多少？
此循環最後會產生多少淨功？
五、有一空氣（ p
C 1.0047 kJ/kg K
）系統，其質量為 0.3 kg。此空氣系統經
過一個可逆加熱過程，加入的熱為 400 kJ，過程中壓力保持固定，起始
溫度為 500 K。假設環境溫度為 300 K，試求：加熱過程後溫度變成幾
度？（5分）加熱過程後，熵增加多少？（5分）此過程加入的熱，
可用能有多少？（5分）不可用能有多少？（5分）