所屬科目：熱力學與熱傳學
一、氫氣（H2）用於卡諾循環，其熱效率為 60%，循環中的低溫為 300 K。在放熱過程中，壓力從 90 kPa 變為 120 kPa。請計算單位質量氫氣的高 溫和低溫傳熱，以及淨循環功。（25 分）
二、1.5 MPa、1000 K 的垂直密閉圓柱體中裝有 1 kg 的空氣，圓柱體上方裝有一可以自由活動的活塞，在可逆等溫過程中膨脹至壓力降低 5 倍。請計算此過程中空氣的熵變和傳熱量。 （25 分）
三、一不鏽鋼圓柱體（直徑 4 cm，密度 7832 kg/m3，熱傳導係數 68.9 W/m．℃，定壓比熱 434 kJ/kg．℃），起始溫度為 850℃，放入一 50℃的水槽中冷 卻，水的對流熱傳係數為 600 W/m2．℃。請問 40 秒後，不鏽鋼圓柱體的溫度為多少？（25 分）
四、質量流率 2 kg/s 的水流經一直徑 40 mm 的圓管，水流動的狀態為完全發展的紊流，水由進口處的 25℃被加熱到 75℃，管壁表面溫度保持在 100℃，請問管長為何？（25 分）水的性質：Cp = 4181 J/kg⋅K, μ = 547 × 10-6 N⋅s/m2, k = 0.643 W/m⋅K, Pr = 3.56管內的對流熱傳係數可以由下式求得：Dittus-Boelter correlation：NuD= 0.023Re0.8D Pr0.4
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