考題全由步驟繁複的狀態分析代數計算題主導，一題配分常高達 20~25 分，極度考驗計算精準度與圖形勾稽能力：
●蒸汽動力再熱再生循環綜合題（申論必考大題，分值極高）：
○案例：一個理想的蒸汽再生朗肯循環（Regenerative Rankine Cycle），鍋爐工作壓力為 \(10\,\text{MPa}\)，過熱蒸汽溫度為 \(500^{\circ }\text{C}\)（狀態1）；冷凝器壓力為 \(10\,\text{kPa}\)。蒸汽進入高壓透平機膨脹至 \(1\,\text{MPa}\) 時，部分蒸汽被抽出送入一個開放式給水加熱器（Open Feedwater Heater, OFWH），其餘蒸汽繼續在低壓透平機中膨脹至冷凝器壓力。假設給水加熱器出口為飽和液體。
1. 試繪出此循環的 \(T-s\) 圖（溫熵圖），並清楚標註所有狀態節點。
2. 試利用水蒸汽表，求出各關鍵節點的比焓值（\(h_{1}\) 至 \(h_{6}\)）。
3. 試利用給定加熱器的能量平衡，推導並計算出抽汽分流百分比（\(y\)）。
4. 試計算該循環的熱效率（\(\eta _{th}\)）。
●開放系統第一與第二定律外能分析題（熱力核心）：
○案例：一個穩定流動的絕熱渦輪機（透平機），輸入端空氣壓力為 \(1\,\text{MPa}\)，溫度為 \(600\text{K}\)；輸出端壓力降為 \(0.1\,\text{MPa}\)，實際測得輸出溫度為 \(380\text{K}\)。假設空氣為理想氣體，比熱為定值（\(C_p = 1.005\,\text{kJ/kg}\cdot\text{K}\)，\(R = 0.287\,\text{kJ/kg}\cdot\text{K}\)），環境基準溫度為 \(T_0 = 298\text{K}\)。
5. 試計算該渦輪機的等熵效率（Isentropic Efficiency）。
6. 試求每公斤空氣流經該渦輪機所產生的熵產生量（\(S_{gen}\)）。
7. 試利用第二定律，計算該程序所造成的外能破壞量（\(X_{destroyed}\)）。
●布雷頓氣體動力循環計算題：
○案例：一個採行理想布雷頓循環（Brayton Cycle）的燃氣渦輪發動機，其壓力比（\(r_{p}\)）為 \(8\)。空氣進入壓縮機時的狀態為 \(100\,\text{kPa}\)、\(300\text{K}\)；進入渦輪機時的最高溫度限制為 \(1300\text{K}\)。若考慮壓縮機與渦輪機的等熵效率均為 \(85\%\)，試計算其淨功輸出與熱效率。
●控制體積暫態分析題（高分拉開關鍵）：
○案例：一個初始為真空、容積為 \(1\,\text{m}^3\) 的絕熱剛性容器，接於一條維持在 \(1\,\text{MPa}\)、\(300^{\circ }\text{C}\) 穩定狀態的水蒸汽管線上。現開啟閥門向容器內充氣，直至容器內壓力達到 \(1\,\text{MPa}\) 時關閉閥門。試利用控制體積非穩定流動能量方程，求取充氣結束瞬間容器內水蒸汽的最終溫度。
