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106年公務人員高等考試三級考試試題
代號：25420
全一張
（正面）
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，須列詳解答過程。
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。
（請接背面）
一、2kg的冰塊，其溫度為-18℃。冰塊之比熱與溫度之關係為 C
p
= (2.1 + 0.0069T) kJ/kg．K，
冰塊之溶解潛熱為 330 kJ/kg，液態水之比熱為 C
p
=4.18kJ/kg．K。請估算此冰塊由
-18℃升溫至 82℃之內能改變量。（15 分）
二、一車輛散熱器（radiator）使用乙二醇（ethylene glycol）為冷媒，如圖所示。乙二醇
之質量流率為 2.2 kg/s，進入散熱器之溫度為 65℃，離開之溫度為 26℃。壓力為
1atm，溫度為 20℃及體積流率為 270 m
3
/min 之空氣吹過散熱器，將熱量帶走。乙二
醇之等壓比熱為 2.85 kJ/kg．K，空氣之平均等壓比熱為 1.05 kJ/kg．K，試求空氣出
口之溫度以及此熱交換過程之熵產生量（entropy generation）。（15 分）
三、如圖所示，利用一絕熱之空壓機（compressor），將狀態為 100 kPa，25℃之大氣填充
至體積為 0.5 m
3
之剛性容器（tank）。容器之初始壓力及溫度分別為 100 kPa 及25℃。
在此填充過程中，容器內空氣與其外界環境之熱傳，使得容器內空氣溫度維持為
25℃。試求當容器內空氣壓力為 1000 kPa 時，壓縮機所需之最小功為何？假設空氣
之等壓比熱為 1.005 kJ/kg．K。（15 分）
Air
270 m
3
/min
20℃
②
①
compressor
tank
Antifreeze
2.2 kg/s
65℃
①
③②
26℃
T
4
106年公務人員高等考試三級考試試題 代號：25420 全一張
（背面）
類 科：機械工程
科 目：熱力學
四、如圖所示，使用分割之蒸發器（evaporator）可提供冷藏空間（refrigerator）及冷凍空
間（freezer）。假設此循環為一理想之冷凍循環且每一蒸發器維持等壓。繪出此循
環之 T-S 圖。以焓改變量表示此循環之性能係數（coefficient of performance, COP）。
以焓改變量表示當循環僅有冷凍空間時之 COP 並與之COP 比較。（20 分）
五、大氣在壓力為 105 kPa，溫度為 35℃，相對溼度為 70%，流量為 5 kg/s，進入一大型
空調系統，此大氣離開此空調系統時，其壓力為 100 kPa，溫度為 20℃，相對溼度為
26%。試求每小時有多少水從此空調系統移除？（數據提供：水在 35℃及20℃之飽
和壓力分別為 5.628 kPa 及2.339 kPa）。（15 分）
六、試由兩相平衡具有相等之吉布斯函數（Gibbs function）推導克拉佩龍方程式
（Clapeyron equation）並說明其用途。（20 分）
3
2
1
4
6
5
condenser
refrigerator
compressor
freezer
LF
Q
LR
Q
H
Q
expansion valve
expansion valve CC
W
.