高考申論題
105年
[核子工程] 工程熱力學
第 一 題
一、請區分何謂「物理性質（physical property）」與「熱力性質（thermodynamic property）」？請分別給兩個性質。（12 分）請問這兩類性質在一般核電廠的朗肯循環（Rankine cycle）應用中，何以物理性質的變化所造成的能量改變遠比不上熱力性質的變化所造成的能量改變？（8 分）
📝 此題為申論題
📜 參考法條
質量與能量守恆方程式：∑m_dot_inlet - ∑m_dot_exit = dm_system/dt
Q_dot - W_dot + ∑m_dot_inlet(h + ek + ep) - ∑m_dot_exit(h + ek + ep) = dE_system/dt
不可逆性方程式：I_dot = T0(dS/dt)_total = T0(∑m_dot_exit*s - ∑m_dot_inlet*s + dS_system/dt - ∑Q_dot_k/Tk)
ds = (δq/T)_reversible
Tds = dh - vdp
h = u + pv
dh = CpdT + (∂h/∂p)_T dp
對理想氣體而言：u = u(T), pv = RT
思路引導 VIP
看到此題，應立即聯想「熱力學第一定律之控制體積穩態穩流（SSSF）能量方程式」。將能量變化項拆解為代表內部狀態的「熱力性質（如焓）」與代表巨觀外部座標的「物理性質（如速度、高度）」。後半段須透過「數量級分析（Order of Magnitude）」，結合水/蒸汽相變時巨大的潛熱（Latent heat）特性，以具體數值差距（kJ/kg vs J/kg）證明熱力性質變化主導了整個朗肯循環的能量轉換。
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【破題】 本題測驗核心在於巨觀能量（與外部參考座標相關）與微觀能量（與系統內部狀態相關）之區分。在熱力循環分析中，熱力性質決定了系統的熱力狀態與內部能量轉換，而物理性質（此處指力學巨觀性質）則關乎系統整體的巨觀運動與位置。 【論述】
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