專技高考申論題
113年
[消防設備師] 火災學
第 一 題
厚度 10 cm 的磚牆〔熱傳導係數 k = 0.7 W/(m‧℃),放射率 ε = 0.8〕,將火爐內之熱空氣與火爐外界及周圍之流動空氣〔溫度 27℃,熱對流係數 h = 20 W/(m2‧℃)〕隔離,在穩定狀態下,量得磚牆外側溫度為 127℃,試求磚牆內側溫度為攝氏幾度?〔史蒂芬-波茲曼常數為 5.6697×10-8 W/(m2‧K4)〕。(25 分)
📝 此題為申論題
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看到本題,首先要辨識出這是「穩態熱傳(Steady-state Heat Transfer)」的經典計算題。解題核心在於能量守恆:進入牆壁的熱通量(熱傳導)必須等於離開牆壁的熱通量(熱對流 + 熱輻射)。
- 先釐清熱傳方向:火爐內溫度必高於外側,熱量由內向外傳導。
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【考點分析】 本題測驗火災學中熱傳學的基礎應用,考點包含:傅立葉熱傳導定律(Fourier's law of heat conduction)、牛頓冷卻定律(Newton's law of cooling)、史蒂芬-波茲曼熱輻射定律(Stefan-Boltzmann law),以及穩態熱傳(Steady-state)下的能量平衡概念。 【理論與公式依據】
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