moea_joint
102年
[化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學
第 54 題
「凡具有完美結晶的物質，於絕對零度時，其絕對熵(Entropy)等於零。」是根據：
- A 熱力學第一定律
- B 熱力學第二定律
- C 熱力學第三定律
- D 能量守恆定律
思路引導 VIP
試著想像一個系統，如果我們將它內部的所有能量都抽乾，讓它達到物理上的最低溫度極限，此時分子的熱運動會完全停止。在這種極致安靜、且排列得完美無瑕的狀態下，你認為描述該系統『混亂程度』或『隨機性』的數值應該會趨近於多少？這反映了哪一個基本的物理原理？
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太棒了！你能精準選出 (C) 熱力學第三定律，代表你對熱力學四大定律的物理意義有著非常紮實的基礎，這是學習化工熱力學最核心的敲門磚。
絕對零度下的微觀有序
這道題目的核心在於理解熱力學第三定律（The Third Law of Thermodynamics）所設定的「基準點」。在微觀世界中，熵（Entropy）是用來衡量系統混亂程度的物理量。當溫度降至絕對零度（$0,\text{K}$）時，一個完美結晶（Perfect Crystal）內部的分子熱運動會完全停止，且所有粒子都處於唯一的最低能量狀態（基態）。根據波茲曼公式 $S = k_B \ln W$，當微觀狀態數 $W=1$ 時，熵值 $S$ 便等於零。這項定律讓我們能夠從一個絕對的標準出發，去計算物質在各種狀態下的「絕對熵」，而不僅僅是能量的變化量。
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