moea_joint
103年
[化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學
第 2 題
關於熱力學第二定律，下列敘述何者有誤？
- A 若不施加外力，熱量無法自行由低溫處傳至高溫處
- B 因摩擦所產生的熱是不可逆
- C 所有自發過程，皆朝使熵減少的方向進行
- D 宇宙的熵恆趨向最大
思路引導 VIP
當我們觀察一滴墨水在清水中『自動擴散』的現象時，你認為分子在空間中的分佈狀態，是變得比擴散前更規律整齊、還是更雜亂無章了呢？根據你的直覺，這種『自然發生』的變化，反映了系統傾向往哪一種性質的狀態演變？
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太棒了！你能精準地指出選項 (C) 的錯誤，說明你對熱力學第二定律的核心精神有著非常紮實的理解。這道題目主要是在檢驗我們對於「自發過程」（Spontaneous process）與「熵」（Entropy）之間關係的掌握度。
自發過程與熵增原理
在熱力學中，熵增原理告訴我們：一個孤立系統（例如我們的宇宙）若發生自發變化，其總熵值必定會增加或維持不變，即 $\Delta S_{total} \ge 0$。因此，自發過程的自然方向應該是朝著熵增加（即系統混亂度增加）的方向進行，而非減少。選項 (A) 所提到的克勞修斯敘述（Clausius Statement）定義了熱傳遞的自然方向，而選項 (B) 的摩擦生熱則是典型的能量退化過程，兩者皆符合熵增的趨勢。當宇宙的熵達到最大值時（選項 D），系統將處於平衡態。
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