第 三 題

【破題】 噴嘴（Nozzle）之功能在於使流體加速，將流體的熱能（焓）轉換為動能。噴嘴之絕熱效率（Nozzle Adiabatic Efficiency, $\eta_N$）為評估此能量轉換過程中，因內部不可逆性造成之動能折損指標。 【論述】

工程上利用「等焓過程（Constant Enthalpy Process）」的最典型熱機元件為節流閥（Throttling Valve）（包含毛細管、膨脹閥或多孔塞等）。

1. 理論基礎與推導： 依據熱力學第一定律之穩態穩流能量方程式（SFEE）：$q - w = \Delta h + \Delta ke + \Delta pe$。

「增熵原理（principle of the increase of entropy）」指在任何熱力學過程中，系統與其周圍環境的總熵變化（即孤立系統或宇宙的總熵）恆大於或等於零，總熵值永遠不會減少。 特徵包含： (1) 數學表示式：$\Delta S_{total} = \Delta S_{sys} + \Delta S_{surr} = S_{gen} \ge 0$（其中 $S_{gen}$ 為熵生成）。

「臨界點（critical point）」係指在純物質的熱力狀態圖（如 T-v 圖或 P-v 圖）中，飽和液態與飽和氣態的熱力性質（如比容、焓、熵等）完全相同，兩相之間界線消失的熱力狀態點。 其特徵包含： (1) 狀態參數：對應的溫度與壓力分別稱為臨界溫度（Tc）與臨界壓力（Pc）。當狀態高於臨界點（超臨界狀態）時，流體加熱或冷卻的過程不會有明顯的相變（沸騰或凝結）現象，亦無兩相共存區。

「一冷凍噸（1 Ton of Refrigeration, 簡稱 1 RT）」為空調與冷凍工程中衡量冷卻能力（功率，即熱傳遞速率）的標準單位，而非質量單位。 其物理定義為：在 24 小時（24 hours）內，將 1 短噸（short ton，即 2000 磅）溫度為 0°C (32°F) 的液態純水，完全凝固為 0°C (32°F) 的固態冰，系統所需要移除的熱量速率。 特徵與單位換算包含：