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112年公務人員高等考試三級考試試題
類 科
：
農業機械
、
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：
34520
37720
頁次：
2
－
1
一、有一400 m3之儲存槽儲存液態天然氣。天然氣之主要成分為甲烷。儲存
槽內之甲烷壓力為100 kPa，液態及氣態之體積占比分別為98%及2%。
請問儲存槽內甲烷之質量為何？甲烷之乾度為何？（10分）
在燃氣發電中，需先將液態天然氣汽化，釋放之能量稱為冷能。請問
之天然氣汽化至100 kPa之飽和蒸汽釋放之冷能。（10分）
給予數據：甲烷100 kPa，vf= 0.002366 m3/kg，vg= 0.55665 m3/kg，
hf= -286.5 kJ/kg，hg=223.83 kJ/kg。
二、100 kPa，150℃的水在可逆過程下被加入熱量75 kJ/kg，加熱過程可為
等溫、等容或等壓。請問在何種過程熵改變量最大？試以T-S圖解釋之。
（10分）
液態物質在可逆絕熱過程時，溫度之改變為何？（5分）
理想氣體在可逆絕熱過程時，溫度與壓力關係為何？（5分）
三、空氣進入一絕熱穩流渦輪機之壓力為1200 kPa，溫度為1500 K，出口
壓力為200 kPa。渦輪機之等熵效率為78%。在等壓比熱為常數且值為
1.004 kJ/kg∙K之假設下，求出渦輪機出口溫度及熱力學第二效率。（20分）
四、將大氣等壓或等容冷卻，何者之露點溫度（dew point temperature）較
低？請以T-S圖解釋。（5分）
將大氣溫度由35℃降至20℃，絕對濕度由0.0175降至0.01，相對濕度由50%
提高至70%，請問需加濕或除濕？請將此過程顯示於濕氣圖上。（5分）
大氣自20℃，100 kPa，相對濕度60%壓縮至600 kPa，並冷卻至20℃，
將水分移除。若乾空氣流量為0.5 kg/s，請問水移除流量及冷卻後之相
對濕度。（10分）
代號：
34520
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頁次：
2
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2
五、一鋼瓶內有2 kmol的碳（carbon, C）及2 kmol的氧（oxygen, O2），溫度為
25℃，壓力為200 kPa。在燃燒後產生1 kmol二氧化碳（carbon dioxide,
CO2），1 kmol一氧化碳（carbon monoxide, CO）以及過剩的氧。燃燒後溫
度為1000 K。請問鋼瓶最後壓力以及此燃燒過程之熱傳量為何？（20分）
給予數據： CO
2
CO O
2
C
形成焓
（enthalpy of
formation）
（kJ/kmol）
-393522 -110527 0 0
等壓比熱
（kJ/kg/K）0.842 1.041 0.922
分子量
（kg/kmol）44 28 32 12