高考申論題
109年
[農業機械] 熱力學
第 一 題
在下列之四個熱機(a)、(b)、(c)及(d)示意圖中，分別判定其為可逆熱機、不可逆熱機或不可能發生之熱機，並闡述其理由。（20分）
(圖中資訊：高溫熱儲 T_H = 1000K，低溫熱儲 T_L = 300K)
(a) Q_H = 500kW, W = 350kW, Q_L = 150kW
(b) Q_H = 500kW, W = 400kW, Q_L = 100kW
(c) Q_H = 500kW, W = 350kW, Q_L = 200kW
(d) Q_H = 500kW, W = 300kW, Q_L = 200kW
(圖中資訊：高溫熱儲 T_H = 1000K，低溫熱儲 T_L = 300K)
(a) Q_H = 500kW, W = 350kW, Q_L = 150kW
(b) Q_H = 500kW, W = 400kW, Q_L = 100kW
(c) Q_H = 500kW, W = 350kW, Q_L = 200kW
(d) Q_H = 500kW, W = 300kW, Q_L = 200kW
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
看到此類評估熱機可行性的題目，必須嚴格依序檢驗「熱力學第一定律（能量守恆）」與「熱力學第二定律（卡諾定理）」。解題步驟為：首先確認輸入熱量是否等於輸出淨功與排出熱量之和（Q_H = W + Q_L）；接著計算該溫度區間下的最高可逆效率（卡諾效率 η_rev）或最大可逆作功量，並與各熱機的實際參數進行比對，藉此判定其分類。
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【解題關鍵】判定熱機之可行性與循環種類，必須同時檢驗熱力學第一定律（$Q_H = W + Q_L$）與熱力學第二定律（實際效率 $\eta_{\text{act}} \le$ 可逆效率 $\eta_{\text{rev}}$）。 【解答】 已知條件整理：
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