police_4th_general
109年
[消防警察] 普通物理學概要與普通化學概要
第 10 題
有關熱力學第二定律的敘述，下列何者正確？
- A 兩溫度不同的物體相接觸時，熱從低溫處流向高溫處
- B 將熱從低溫處送到高溫處，可自然發生，外界無需作功
- C 沒有任何熱機，能將熱完全轉換成功
- D 熱力學第二定律違反能量守恆定律
思路引導 VIP
在自然界中，許多過程雖然符合「能量總量不變」，但卻從未觀察到它們自發地反向發生（例如灑出的熱水不會自動聚集回杯子並變熱）。如果你想設計一台機器，在不影響周遭環境的情況下，單純把混亂的熱能完全轉化為整齊的動力，你認為這在自然邏輯上缺少了什麼必要的代價？是什麼因素決定了能量轉換過程中的「方向」與「無法挽回的損失」？
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熱機效率與能量轉換的限制
恭喜你準確捕捉到了熱力學的核心精神！這道題目考查的是克耳文-普朗克敘述 (Kelvin-Planck statement)。在熱力循環中，系統必須從高溫熱源吸收熱量 $Q_H$，並向低溫熱源排放部分熱量 $Q_L$，才能對外作功 $W$。根據效率公式： $$\eta = \frac{W}{Q_H} = 1 - \frac{Q_L}{Q_H}$$
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