Q5.
液體在圓管內流動,其雷諾數(Reynoldsnumber)定義為Re=Duρ/μ,其中D 為圓管直徑,u 為流體速度,ρ為流體密度,μ為流體黏度,則Re 單位為何?
化工 · 乙級 · 質能均衡 · Q5
難易度分析
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本題考查流體力學基本參數的定義。僅需掌握無因次量(Dimensionless group)的核心概念,即可透過對定義式進行因次分析快速判定,屬於基礎定義類題目。
正確答案:④無單位
④ 無單位:雷諾數(Re) 為一無因次(無單位)的相似準數。將 Re = Duρ/μ 進行因次分析:D(m) × u(m/s) × ρ(kg/m³) / μ(kg/(m·s)) = 1,所有基本因次完全抵消,故為純數。
錯誤選項解析
- ① N‧m:N·m 為功或能量的單位(即焦耳 J),與雷諾數的定義無關。雷諾數是慣性力與黏滯力之比值,並非能量相關的物理量。
- ② m2/h:m²/h 為面積流量的單位,常見於擴散係數或運動黏度的表示。雷諾數為無因次量,不具備此類單位。
- ③ m 3/h:m³/h 為體積流量的常用單位,用於描述流體通過管路的流量。雷諾數由速度、密度、管徑與黏度組合而成,經因次分析後所有單位互相抵消。
Learning Tip
"雷諾數是化工流體力學中最核心的無因次群組,用於判斷層流(Re < 2100)與亂流(Re > 4000)的流況。常考陷阱為與其他無因次數(如普朗特數 Pr、努塞爾數 Nu)混淆,或誤將其當作有單位的物理量。切記:所有無因次群組皆由因次分析(Buckingham π 定理)推導而來,結果必為純數。"
學員答題分佈
①N‧m0%
②m2/h0%
③m 3/h0%
④無單位0%
此答題分佈是根據學員在 LongePass 模擬考等實際作答紀錄計算而成。與考友分享這道歷屆試題與詳細解析!
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