熱力學(Thermodynamics)是為研究能量相互轉換關係的一門科學。熱力學的歷史在早期是為研究蒸汽機及其性能，至今風力發電、太陽能電池、燃料電池、電動車與LED等的研發，都是當代全球最夯的主題與發展重點。所以熱力學在古早至現今的科學中，皆占有舉足輕重的地位。尤其近年有關能源的話題不斷地被全球會議提出與討論，熱力學的重要性不言可喻。

要學好或考好熱力學有兩個重點，分別是：

一.通其觀念、脈其思路
要學好熱力學，絕非單純背誦公式或多算題目即可！因此筆者在各單元中的內容、例題，都會以較親切、易懂的口吻來表達，使讀者能在短時間內輕鬆學會，並且熟悉題型，而不再懼怕熱力學。

二.準備上抓重點
本書內容網羅了高普特考及台電、國營事業…等歷屆試題，因此本書中的題型相當廣泛，使讀者擁有這一本書籍，即可快速抓住各類型考試之重點。在有限時間內獲得有效讀書高效率，避免讀到不會考，或只有研究所才會考的內容。

本書特色：

重點整理，去蕪存菁
各題型的內容說明都有重點整理，可讓讀者在極短時間內掌握各題型的觀念與考法。

內容新穎、鑑往知來
各題型例題皆為其代表性精選試題，確切掌握出題趨勢及準備方向，可達事半功倍之效。

解題靈丹，重點整理
各題型的例題答案均有詳細精準的解答，內容編排流暢，解題步驟完整，協助讀者迅速破題。

剖析題意，清晰觀念
針對精選試題提供題意說明，幫助讀者快速了解題意及解題重點，並在解答後討論答案的合理性。




熱力學各公職/研究所占比、高效準備方法

林禾【熱力學】考科準備重點

高考/地方特考/鐵路特考/關務特考/研究所考科準備



　　近幾年考題趨向於觀念與證明的題型為主，因此有許多學校的研究所考試是禁止帶計算機進入。所以在準備方向上也需有所轉變，學習或練習過程中，必須詳加注意各項定義及其物理概念，並注意各單元的連慣性，方可應付題目的多變性與串連性。



　　高考熱力學考試中，將重心著重在熱力學第一定律封閉系統、開放系統及暫態流分析及熱力學第二定律中的熵增定理，在搭配動力系統中的實際應用(如汽油、柴油及噴射引擎等分析)。而在列式中，首要的假設條件必須先設定或說明清楚，再由質量守恆、熱力學第一定律及熱力學第二定律求解變數聯立關係。






【熱力學準備方法】

熱力學命題趨勢剖析

在有關熱力學考題中，考題的題型可分類為『觀念型』、『證明型』及『計算型』，個別的解法及準備要領皆略有不同，茲分別說明如下:





觀念型




此類的題型是最為有趣但最為有難度的，也是台大獨衷的題型!此類題型要拿滿分絕非僅靠平常的熟練多算題目即可，此類題型要完全掌握(拿滿分)，必須仰賴對於熱力學的所有章節全盤性瞭解與各環節之關聯與其應用。




《解法》

思考題意與其相關的物理觀念為何？並搭配適當的數學模型予以求解並試著以文字敘述來描述你的解法，以提供閱卷者一個給您高分的依據。











證明型




證明型之大部分考題都是屬於平常熟練度及考場上穩定度的考驗，研究所考試中大部分的證明題皆屬於常見的公式證明，故平常若能細心並仔細的研讀，此類題型定可輕鬆拿分！




《解法》

先將題意的要求確定，並搭配適當的假設條件(題意會給定或需自行假設)，通常還需搭配其它的方程式予以聯立求解，要搭配何種方程式，這就需觀察題意或仰賴平常的練習及對參數的敏感度來找出。











計算型




計算型是大多數同學最能掌握的部分，此類題型的解法幾乎完全依賴所求之相對應的公式代入計算即可。此類題型雖是相對最簡單，但其陷阱或考生的失誤率卻是最大的，所謂的陷阱，比方說題目數據方面的單位是為不同，或出了相當少見的單位轉換(尤其英制單位，考生們大都不熟)，若一不注意，就任意將其代入方程式中，可能會因此全盤皆沒。故需謹慎小心才是！








【熱力學解題技巧】

無論何種題型林禾老師經研讀許多有關熱力學方面資料及搭配多年的教學經驗、解了上萬題的解題歷練，將熱力學解題技巧歸納如下，以供同學們有一個解題概念的歸屬：



Step 1 看清題意

先看清題目並將題意之重點圈出，以利在解題時的思維。

Step 2 確定系統

將題意之物理問題予以確定是為封閉系統或為開放系統。(例如:一般常見之活塞-汽缸系統是為封閉系統，汽車水箱、渦輪機是開放系統…等等)

Step 3 繪出示意圖

將題意之物理系統圖繪出。(包含系統邊界及狀態圖)(如：考慮一活塞-汽缸系統，且活塞在作壓縮動作)

Step 4 標出流體

將題意之工作流體確定。(例如:流體是為理想氣體或不可壓縮流體…等等)

Step 5 建立方程式

若步驟4能順利並正確的進行，則即可建立適當的數學方程式。

Step 6 小心單位

在最後代入數據方面，要千萬小心數據的單位一致性，若此步失誤，則可謂前功盡棄！千萬小心！(如：第一定律的焓項與動能項的相加減，需將動能項先除103再予以相加，其答案單位方同為kJ/kg)。




【各考試類別考情分析】

在熱力學研究所考試中，老師將歷年考題彙整統計，考題的整體重點皆著重在



(1) 理想氣體

(2) 封閉及開放系統熱力學第一定律

(3) 可逆功與不可逆性

(4) 熵增定律

(5) 各項循環

所以在準備時，必須將這些單元或相關例題及歷屆考題熟練，必可短時間內獲得極大效果！




【熱力學章節重點】





流體力學緒論




1. 熱力學定義


★★




2. 熱力學常用名詞定義


★★




純質的性質及狀態




1. 熱力查表


★★★




2. 理想氣體


★★★★




3. 相圖分析


★★★




熱力學第一定律




1. 封閉系統熱力學第一定律


★★★★




2. 開放系統熱力學第一定律


★★★★




3. 暫態流


★★★




熱力學第二定律




1. 卡諾循環


★★★★★




2. 熱機及冷凍機


★★★




3. 第二定律的兩個說法


★★




熵




1. 克勞休斯不等式


★★★




2. 封閉系統熵平衡


★★★★




3. 開放系統熵平衡


★★★★




可用能




1. 可用能定義


★★★




2. 封閉系統可用能


★★★




3. 開放系統可用能


★★




動力系統




1. 朗肯循環


★★




2. 奧圖循環


★★★★




3. 笛塞爾循環


★★★




4. 布雷登循環


★★




5. 冷凍循環


★★★




熱力關係式




1. 內能變化關係式性


★




2. 焓變化關係式


★




3. 比熱關係式


★




4. 克拉皮龍關係式


★




熱化學




1. 熱化學


★★





* 各章節重要程度整理資料來源，由TKB百官網林禾老師提供。




【熱力學考試占比分配表】

熱力學不僅在機械研究所的熱學組中會考、其他國營考試也會考。

以下分析各公職考試中熱力學章節所佔的重要比例分別是多少，考試有高考、身障特考、鐵路特考、地方特考及關務特考，建議先往占比較重的章節做準備增加效率。





章節/考試


高普考


身障特考


鐵路特考


地方考試


關務特考




高考


三等


三等


三等


三等




熱力緒論









純質的性質及狀態


10%




20%





熱力學第一定律


20%


20%


25%


20%


20%




熱力學第二定律


20%




20%





熵


20%


20%



20%


40%




可用能



20%







動力系統


15%


40%


75%


20%


40%




熱力關係式









氣體混合









化學反應


15%








合計


100


100


100


100


100











章節/年度


108 台灣大學


108 成功大學




機械


應力


工科


機械


航太


工科




熱力緒論




20%


20%






純質的性質及狀態



26%





20%




熱力學第一定律



24%


40%



15%


30%




熱力學第二定律


20%





10%


25%




熵







25%




可用能










動力系統


25%


28%




49%





熱力關係式


10%



10%



26%





氣體混合、濕度學



22%


30%





【熱力學書籍推薦】－大碩教育出版




林禾編著：《高普特考講重點【熱力學】三等》

林禾編著：《研究所講重點【熱力學新傳】》

林禾編著：《國營事業講重點【熱力學與熱機學】》




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