熱力學｜研究所考試準備方法
什麼是熱力學？
熱力學是從 18 世紀末期發展起來的理論，主要是研究功與熱之間的能量轉換。
此外，它是結合工程、物理與化學的一門學問，專注在系統與外在環境間能量的交互作用
早期物理中，把研究熱現象的部分稱為熱物理、熱學，近代則稱之為熱力學，是許多大學理工相關科系的必修的課程。
熱力學有四個最基本的定律：能量守恆、熵增原理、絕對零度不可抵達、熱平衡的傳遞性。
這四個定律構成了熱力學的基礎，應用非常廣泛
熱力學的應用範圍包括：引擎、壓縮機、發電機冷凍空調系統、能源替代系統及人工器官等。
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考試準備方法
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觀念，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。
解題技巧
思考題意與其相關的物理觀念為何？
搭配適當的數學模型，予以求解。
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！
解題技巧
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！
解題流程
無論是為何種題型，老師經研讀了許多有關熱力學方面資料。
搭配多年的教學經驗、解了上萬題的解題歷練。
將熱同力學解題技巧歸納如下，以供學們有一個解題概念的歸屬：
| 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。 |
| 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 |
| 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）  |
| 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 |
| 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。 如：理想氣體狀態方程式，Pv=mRT及熱力學之定律關係式 |
| 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） |
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考情趨勢
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。
各考試考情分析
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：
- 理想氣體
- 封閉及開放系統熱力學第一定律
- 可逆功與不可逆性
- 熵增定律
- 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！
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教學模式
- 創意且生活化之教學，使您學習輕鬆無障礙
- 上課輕鬆幽默、親和力十足，讓同學如沐春風
- 教學內容完整清晰、循序漸進，兼具廣度與深度
- 教學意像直逼「婦孺能解」般境界
- 考題預測直逼「直搗黃龍」般神準
章節重點
| 章節 | 內容 | 重要度 |
|---|---|---|
| 第一章 流體力學緒論 | 一、熱力學定義 | ★★ |
| 二、熱力學常用名詞定義 | ★★ | |
| 第二章 純質的性質及狀態 | 一、熱力查表 | ★★★ |
| 二、理想氣體 | ★★★★ | |
| 三、相圖分析 | ★★★ | |
| 第三章 熱力學第一定律 | 一、封閉系統熱力學第一定律 | ★★★★ |
| 二、開放系統熱力學第一定律 | ★★★★ | |
| 三、暫態流 | ★★★ | |
| 第四章 熱力學第二定律 | 一、卡諾循環 | ★★★★★ |
| 二、熱機及冷凍機 | ★★★ | |
| 三、第二定律的兩個說法 | ★★ | |
| 第五章 熵 | 一、克勞休斯不等式 | ★★★ |
| 二、封閉系統熵平衡 | ★★★★ | |
| 三、開放系統熵平衡 | ★★★★ | |
| 第六章 可用能 | 一、可用能定義 | ★★★ |
| 二、封閉系統可用能 | ★★★ | |
| 三、開放系統可用能 | ★★ | |
| 第七章 動力系統 | 一、朗肯循環 | ★★ |
| 二、奧圖循環 | ★★★★ | |
| 三、笛塞爾循環 | ★★★ | |
| 四、布雷登循環 | ★★ | |
| 五、冷凍循環 | ★★★ | |
| 第八章 熱力關係式 | 一、內能變化關係式性 | ★ |
| 二、焓變化關係式 | ★ | |
| 三、比熱關係式 | ★ | |
| 四、克拉皮龍關係式 | ★ | |
| 第九章 熱化學 | 一、熱化學 | ★★ |
註：以上資料僅供參考，實際內容請以老師上課為主。
參考用書
- Thermodynamics，Yunus A.Cengel、Michael A.Boles
- Thermodynamics，Kenneth Wark
- Fundamental of Thermodynamics，Sonntag、Borgnakke、Van Wylen
- Fundamental of Engineering Thermodynamics，Moran
- Advanced Engineering Thermodynamics，A. Bejan
熱力學｜授課老師：林禾
工作經驗
- 大學講師
- 中國鋼鐵合作計畫
- 台電合作計畫
- 彰濱工業區 世鴻工業股份有限公司合作計畫
現職
- 大碩專任 熱力學老師
- 大碩專任 流體力學老師
- 大碩專任 水文學老師
出 版
- 流體力學新傳(上)(下) 大碩教育出版
- 國營流體力學重點整理 大碩教育出版
- 高普考流體力學 大碩教育出版
- 熱力學新傳 大碩教育出版
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教學特色
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- 上課輕鬆幽默、親和力十足，讓同學如沐春風
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文：徐培鈞
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