普考申論題
110年
[機械工程] 機械製造學概要
第 二 題
📖 題組：
三、(一)鑄造的模型可分為開模（open mold）和閉模（closed mold），請說明其有什麼區別？（8 分） (二)將金屬從室溫升高到鑄造溫度所需的熱量是那三個能量成分的總和？（6 分） (三)在開模鑄造（無澆注系統）操作中由純鋁鑄造而成直徑=50 cm、厚度=2.5 cm 的圓盤。已知鋁在 660°C 熔融，但澆注溫度為 760°C。鋁的熔融熱=398 J/g，比熱=0.879 J/g°C，密度=2.7 g/cm³。假設固體鋁和熔融鋁的比熱值相同。計算從室溫 25°C 開始將金屬加熱到澆注溫度所需的（a）單位質量的能量，（b）總能量。（6 分）
三、(一)鑄造的模型可分為開模（open mold）和閉模（closed mold），請說明其有什麼區別？（8 分） (二)將金屬從室溫升高到鑄造溫度所需的熱量是那三個能量成分的總和？（6 分） (三)在開模鑄造（無澆注系統）操作中由純鋁鑄造而成直徑=50 cm、厚度=2.5 cm 的圓盤。已知鋁在 660°C 熔融，但澆注溫度為 760°C。鋁的熔融熱=398 J/g，比熱=0.879 J/g°C，密度=2.7 g/cm³。假設固體鋁和熔融鋁的比熱值相同。計算從室溫 25°C 開始將金屬加熱到澆注溫度所需的（a）單位質量的能量，（b）總能量。（6 分）
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (二)
將金屬從室溫升高到鑄造溫度所需的熱量是那三個能量成分的總和？（6 分）
思路引導 VIP
思考熱力學過程：固體升溫、物態變化（熔化）、液體過熱。這三步驟分別對應不同的熱量組成。
小題 (一)
鑄造的模型可分為開模（open mold）和閉模（closed mold），請說明其有什麼區別？（8 分）
思路引導 VIP
這題考的是基礎定義。區別的核心在於「模穴是否被完全包圍」以及「液態金屬注入的方式」。應描述結構差異及適用場合。
小題 (三)
在開模鑄造（無澆注系統）操作中由純鋁鑄造而成直徑=50 cm、厚度=2.5 cm 的圓盤。已知鋁在 660°C 熔融，但澆注溫度為 760°C。鋁的熔融熱=398 J/g，比熱=0.879 J/g°C，密度=2.7 g/cm³。假設固體鋁和熔融鋁的比熱值相同。計算從室溫 25°C 開始將金屬加熱到澆注溫度所需的（a）單位質量的能量，（b）總能量。（6 分）
思路引導 VIP
這題是標準計算題。步驟一：帶入熱量公式求出單位質量能量。步驟二：計算圓盤體積，利用密度求出總質量。步驟三：單位質量能量乘以總質量得總能量。注意單位一致性 (cm, g, J)。
鑄造加熱能量平衡
💡 金屬加熱至澆注溫度需包含固態顯熱、熔解潛熱與液態顯熱。
🔗 金屬鑄造加熱能量鏈
- 1 固態升溫段 — 由室溫加熱至熔點 (顯熱)
- 2 熔融相變段 — 固定熔點下固轉液 (潛熱)
- 3 液態過熱段 — 液體加熱至澆注溫度 (顯熱)
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🔄 延伸學習：延伸學習：澆注溫度(Tp)越高，金屬流動性越好，但易產生氣孔與氧化。
