高考申論題
107年
[機械工程] 熱力學
第 一 題
📖 題組：
有一汽油引擎以鄂圖循環（Otto cycle）運轉，其最低溫度及壓力分別為 290 K 及 150 kPa。此循環最高溫度為 2400 K，燃燒輸入之熱量為 1200 kJ/kg。[空氣等容比熱= 0.717 kJ/kgK，比熱比= 1.4。]
有一汽油引擎以鄂圖循環（Otto cycle）運轉，其最低溫度及壓力分別為 290 K 及 150 kPa。此循環最高溫度為 2400 K，燃燒輸入之熱量為 1200 kJ/kg。[空氣等容比熱= 0.717 kJ/kgK，比熱比= 1.4。]
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
求此循環之壓縮比及平均有效壓力。（10 分）
思路引導 VIP
看到理想鄂圖循環題型，首先應想到P-v與T-s圖上的四個基本過程（等熵壓縮、等容加熱、等熵膨脹、等容排熱）。接著，利用給定的等容加熱量求出壓縮末期溫度，再由等熵關係式反推壓縮比；最後透過循環淨功與排氣體積差，計算出平均有效壓力（MEP）。
小題 (二)
若此循環用於排氣量2.4 L，以1800 rpm運轉之引擎，其輸出功率為何？（10 分）
思路引導 VIP
破題關鍵在於先由「等容加熱」條件反推壓縮結束的溫度，進而求得壓縮比及單位質量淨功。接著利用排氣量與比排氣量的關係算出每次循環的空氣質量，最後務必假設引擎為四行程或二行程，將轉速轉換為每秒循環次數以求得總輸出功率。