高考申論題
107年
[機械工程] 熱力學
第 一 題
有一空氣噴流以 200 m/s、25℃、100 kPa 之狀態吹向一壁面，形成一駐點流（stagnation-point flow）。假設此噴流為一可逆絕熱流場，利用可用能及第二定律之相關方程式求出駐點（stagnation point）之溫度及壓力。空氣等壓比熱為 1.004 kJ/kgK，比熱比為 1.4。（20 分）
📝 此題為申論題
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面對這題，首先要注意題目特別指定使用『可用能』與『第二定律』方程式，而非直接套用第一定律。因此解題須從流動可用能平衡式（Exergy balance）出發，配合可逆絕熱導致熵變為零的條件，推導出等效能量守恆求得溫度；接著從熱力學第二定律的 Gibbs（Tds）關係式推導出理想氣體的等熵公式，藉此求得壓力。
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【解題思路】 本題指定由可用能與第二定律切入。須先列出開放系統之流動可用能平衡方程式，結合可逆絕熱（熵產為零）條件推導出駐點溫度；再利用第二定律 Tds 方程式導出理想氣體等熵關係式以求得駐點壓力。 【詳解】
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