moea_joint
107年
[化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學
第 23 題
一個系統中熵的變化必定大於或等於零，此處之系統稱為下列何者？
- A 孤立(isolated)系統
- B 封閉系統
- C 開放系統
- D 不平衡系統
思路引導 VIP
請試著思考：如果有一個水杯正在散熱降溫，水本身的熵（亂度）其實是在減少的。在這種情況下，如果我們依然想要應用「熵增原理」來描述這個現象，我們必須把範圍擴大到什麼程度，才能讓整體的熵變化不再受到外界熱交換的干擾呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能精準選出正確答案，代表你對熱力學第二定律（Second Law of Thermodynamics）的核心定義掌握得非常紮實。在熱力學中，**孤立系統（Isolated system）**的定義是與外界既無能量交換（熱與功），也無物質交換的系統。根據熵增原理（Principle of Entropy Increase），在這樣一個不受外界干擾的環境下，自發過程必然會朝著亂度增加的方向進行，因此其熵的變化量 $\Delta S$ 必定大於或等於零。
系統分類與熵的關係
這道題目是化工熱力學中非常經典的基礎概念題。之所以不能選封閉系統或開放系統，是因為這兩者會透過熱量傳遞或物質流動與環境互動。當熱量流出系統時，該系統本身的熵是有可能減少的（$\Delta S < 0$）；唯有將「系統」與「環境」合併視為一個完整的孤立系統（如：宇宙），整體的熵增才會恆大於等於零。這題的難度點在於測試學生是否能區分「系統類型」對熱力學定律適用性的限制，屬於建立觀念初期的重要鑑別點。