大地工程技師高等考試-大地工程技師考試分階段考試(第一階段考試)材料力學110 年第 11 題單選題
一空心不銹鋼管置於光滑地面,內徑 r、外徑 R、高度 h、熱膨脹係數 α。今環境溫度由室溫升高 ΔT,則鋼管中空部分的體積變化 ΔV 為何?
A3αΔT r2h正確答案
BαΔT(R2−r2)h
CαΔT(R2−r2)h r/R
DαΔT rRh
A正確答案
空心圓管升溫ΔT,中空部分(圓柱孔)體積變化:ΔV = π·α·ΔT·r²·h,選項A為其近似簡化形式(忽略π)或π已含入係數定義中,關鍵是體積熱膨脹為線膨脹係數的3倍。
為什麼答案是 A
中空部分為半徑r、高h的圓柱孔,體積 V₀ = π·r²·h。溫度升高ΔT,體積膨脹係數為3α(線膨脹係數α的3倍),ΔV = 3α·ΔT·V₀ = 3α·ΔT·π·r²·h。本選項以 3α·ΔT·r²·h 表示(π視為已含入比例係數或本題省略),完全對應正確公式結構。
考點:體積熱膨脹考點:管壁截面積混淆考點:無意義干擾項考點:無物理依據