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高考申論題 111年 [核子工程] 工程熱力學

第 五 題

請將下圖的溫度-熵(T-s)圖轉換成壓力-比容(P-v)圖及溫度-比容(T-v)圖。建議你將有關的參考線也繪出。圖中的流體為水,所有的過程均為等溫或等熵。(15 分)
題目圖片
📝 此題為申論題

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看到此題,首先辨識 T-s 圖中的封閉圖形頂點與飽和曲線(Vapor dome)的交點,判定各狀態的相態(如飽和液態 x=0 或飽和氣態 x=1)。接著利用純物質的特性:在兩相區內,等溫過程即為等壓過程(在 P-v 與 T-v 圖皆為水平線);而等熵膨脹會使比容增加(曲線向右下),等熵壓縮使比容減小(曲線向左上)。將這些特徵逐點映射即可完成作圖。

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【解題思路】首先辨識 T-s 圖中的多邊形頂點及其所處的相區。水在兩相區內的等溫過程即為等壓過程,故在 P-v 與 T-v 圖中皆為水平線;等熵過程則依膨脹或壓縮伴隨比容增減而呈現斜曲線。依序將各狀態點的相對關係映射至飽和鐘形曲線(Vapor Dome)內即可。 【詳解】 已知:

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