課程名稱︰ 熱力學
課程性質︰ 系定必修
課程教師︰ 陳希立
開課學院： 工學院
開課系所︰ 機械工程學系
考試日期（年月日）︰ 98上 期末考周
考試時限（分鐘）： 110分鐘
是否需發放獎勵金： 是
（如未明確表示，則不予發放）
試題 :
第一部份:(60%)
1.(5%) 試以可逆與不可逆冷凍機來證明克勞修斯不等式。
2.(5%) 一系統從狀態1至狀態2分別歷經可逆過程和不可逆過程，試問兩種過程中
熵之變化何者為大? 並說明原因。
3.(5%) 在卡諾循環中，可逆絕熱壓縮過程中，工作流體熵的變化為增加或減少?
試說明理由。
4.(5%) 蒸汽流體經絕熱噴嘴，試問出口之熵較入口之熵增加或減少? 試說明理由。
5.(5%) 有兩塊金屬，一為200℃，另一為25℃。在一般絕熱容器內，兩者接觸後，最後
達到均溫，試問熱與冷金屬熵之變化分別大於零或者小於零? 兩者之和大於零或者小
於零?
6.(5%) 當流體流經一穩流之壓縮機，若為可逆等溫壓縮，試問出口熵與入口熵何者為
大? 試說明理由。
7.(5%) 一理想氣體自相同的初始狀態分別歷經等壓過程和等比容過程至相同的末溫
試問此理想氣體在何種過程有較大的熵變化? 試說明理由。
8.(5%) 家庭用之烘衣機，採用電熱方式直接加熱，是一種耗能的設計，試以熱力學
課程所學的知識，設計一省能的加熱方式。
9.(10%) 一工廠之廢熱以327℃，500kW 排放至27℃之環境，試設計一系統如何利用廢熱
來發電? 並計算出此廢熱提供最大輸出功率為何?
10.(10%) 上題中，若欲利用此廢熱冷卻一冷凍庫7℃，試設計一省能系統可達到冷藏
功能? 並計算最大之冷卻能力為何?
第二部份:(50%)
11.(10%) Air at 550kPa and 450 K an adiabatic nozzle at a velocity of 100m/s
and leaves at 350 kPa and 400 K. Using variable specific heats, determine
(a)(5%) isentropic efficiency and (b)(5%) the entropy generation.
12.(20%) Steam expands in a turbine steadily at a rate of 36,000 kg/hr,
entering at 7 MPa and 500℃ and leaving at 15 kPa as saturated vapor. If
the power generated by the turbine is 6.5 MW and assume the surrounding
medium is at 25℃. Determine (a)(10%) the isentropic efficiency and (b)
(10%) the rate of entropy generation for this process.
13.(20%) A piston-cylinder device contains 3 kg of refrigerant-143a at 0.8 MPa
and 50℃. The refrigerant is now cooled at constant pressure until it exits
as a liquid at 22℃. If the surroundings are at 100kPa and 22℃, determine
(a)(10%) the exergy of the refrigerant at the initial and the final states
and (b)(10%) the exergy destroyed during this process.
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