高考申論題
112年
[機械工程] 熱力學
第 三 題
三、空氣進入一絕熱穩流渦輪機之壓力為1200 kPa，溫度為1500 K，出口壓力為200 kPa。渦輪機之等熵效率為78%。在等壓比熱為常數且值為1.004 kJ/kg∙K之假設下，求出渦輪機出口溫度及熱力學第二效率。（20分）
📝 此題為申論題
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本題分為兩大部分：求實際出口溫度，以及求熱力學第二效率。首先，根據空氣為理想氣體的特性，計算出等熵膨脹下的理想出口溫度(T2s)。接著利用等熵效率的定義(實際功/等熵功)求出實際的出口溫度(T2a)。第二部分求熱力學第二效率(Second law efficiency)，其定義為實際作功與可逆作功(Exergy變化量)之比。計算可逆作功需知道環境溫度(T0)，因題目未給定，考生必須合理假設標準環境溫度（如 298 K 或 25℃）並計算出真實的熵生成量，方能求得解答。
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【考點分析】 本題涵蓋渦輪機等熵效率計算、理想氣體等熵關係式，以及可用能（Exergy）分析與熱力學第二定律效率的應用。 【理論/法規依據】
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