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103年特種考試地方政府公務人員考試試題
代號：
34170
全一頁
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。
一、一個比熱
α
(J/kgK)質量 m(kg)的鐵塊，原來溫度為 t1(℃)與一個比熱 β(J/kgK)質量
M(kg)的銅塊，原來溫度為 t2(℃)，同時都丟至一無窮質量之大海中，水溫原來為
t3(℃)，其中 t31 ，t32 。試求：
平衡溫度後鐵塊熵變化為多少？其為正值或負值？代表何種現象？（10 分）
平衡溫度後海水增加多少熱量與熵？（10 分）
平衡溫度後整體系統對宇宙產生多少熵之變化？（5分）
二、一物質之黑姆赫茲自由能（Helmholtz Free Energy）a，有下列之公式表達
)1(lna0
0
0T
T
cT
v
v
RT
，其中 R，v0，T0，c為常數，v為比容，T為溫度。
試求下列之熱力學性質，以 v，T表達之。
定壓比熱 Cp=？（10 分）
壓力 P=？（10 分）
熵s=？（5分）
三、標準空氣汽油機奧圖循環（Otto Cycle），壓縮比為 12，壓縮初始溫 25℃，初始壓
1 bar，最高溫為 1800 K，定容比熱 717.6 J/kgK，氣體常數 0.287 kJ/kgK，試求下列
之結果：
各循環過程之溫度(℃) =？與壓力值(bar)=？（10 分）
平均有效壓力值（mean effective pressure）=？（10 分）
熱效率=？（5分）
四、乙烷 Ethane（C2H6）與過剩空氣 20%燃燒，其燃燒產物，總壓為 110 kPa，其產物
皆氣態為 CO2，H2O，O2與N2，試求下列之結果：
燃燒平衡方程式。（10 分）
空燃比（air-fuel ratio）=？（10 分）
產物之露點溫度(℃)=？（5分）
（註：水在 60.06℃之飽和壓力 20 kPa，53.97℃之飽和壓力 15 kPa）