所屬科目：熱力學
一、2 kg 的冰塊，其溫度為-18℃。冰塊之比熱與溫度之關係為 Cp = (2.1 + 0.0069T) kJ/kg．K， 冰塊之溶解潛熱為 330 kJ/kg，液態水之比熱為 Cp = 4.18 kJ/kg．K。請估算此冰塊由 -18℃升溫至 82℃之內能改變量。（15 分）
二、一車輛散熱器（radiator）使用乙二醇（ethylene glycol）為冷媒，如圖所示。乙二醇之質量流率為 2.2 kg/s，進入散熱器之溫度為 65℃，離開之溫度為 26℃。壓力為 1 atm，溫度為 20℃及體積流率為 270 m3 /min 之空氣吹過散熱器，將熱量帶走。乙二醇之等壓比熱為 2.85 kJ/kg．K，空氣之平均等壓比熱為 1.05 kJ/kg．K，試求空氣出 口之溫度以及此熱交換過程之熵產生量（entropy generation）。（15 分）
三、如圖所示，利用一絕熱之空壓機（compressor），將狀態為 100 kPa，25℃之大氣填充至體積為 0.5 m3之剛性容器（tank）。容器之初始壓力及溫度分別為 100 kPa 及 25℃。 在此填充過程中，容器內空氣與其外界環境之熱傳，使得容器內空氣溫度維持為 25℃。試求當容器內空氣壓力為 1000 kPa 時，壓縮機所需之最小功為何？假設空氣 之等壓比熱為 1.005 kJ/kg．K。（15 分）
⑴繪出此循 環之 T-S 圖。⑵以焓改變量表示此循環之性能係數（coefficient of performance, COP）。
⑶以焓改變量表示當循環僅有冷凍空間時之 COP 並與⑵之 COP 比較。（20 分）
五、大氣在壓力為 105 kPa，溫度為 35℃，相對溼度為 70%，流量為 5 kg/s，進入一大型 空調系統，此大氣離開此空調系統時，其壓力為 100 kPa，溫度為 20℃，相對溼度為 26%。試求每小時有多少水從此空調系統移除？（數據提供：水在 35℃及 20℃之飽 和壓力分別為 5.628 kPa 及 2.339 kPa）。（15 分）
六、試由兩相平衡具有相等之吉布斯函數（Gibbs function）推導克拉佩龍方程式 （Clapeyron equation）並說明其用途。（20 分）
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