高考申論題
110年
[機械工程] 熱力學
第 一 題
📖 題組：
一、風力發電係將部分風能轉換為軸功，帶動發電機發電。（每小題 10 分，共 20 分） (一)說明氣溫、風速及風機轉子直徑如何影響輸出軸功之大小。 (二)有一風力發電機其轉子直徑為 20 m，並將 40%之風能轉換為軸功。在風速為 35 km/h，氣壓為 100 kPa，氣溫為 20°C 時，軸功及風機下游風速為何？
一、風力發電係將部分風能轉換為軸功，帶動發電機發電。（每小題 10 分，共 20 分） (一)說明氣溫、風速及風機轉子直徑如何影響輸出軸功之大小。 (二)有一風力發電機其轉子直徑為 20 m，並將 40%之風能轉換為軸功。在風速為 35 km/h，氣壓為 100 kPa，氣溫為 20°C 時，軸功及風機下游風速為何？
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
(一)說明氣溫、風速及風機轉子直徑如何影響輸出軸功之大小。
思路引導 VIP
看到本題，首先要聯想到風力發電的基本功率公式：P = 1/2 * C_p * ρ * A * V^3。接著，將題目給定的三個變數（氣溫、風速、轉子直徑）與公式中的物理量對應：
- 氣溫 (T) 會影響空氣密度 (ρ)。根據理想氣體方程式 ρ = P/RT，溫度越高、密度越低。
小題 (二)
(二)有一風力發電機其轉子直徑為 20 m，並將 40%之風能轉換為軸功。在風速為 35 km/h，氣壓為 100 kPa，氣溫為 20°C 時，軸功及風機下游風速為何？
思路引導 VIP
此為風力發電基礎計算題。解題步驟應為：
- 單位換算：將風速 35 km/h 換算為 m/s，溫度 20°C 換算為絕對溫度 K。