police_4th_general
110年
[消防警察] 普通物理學概要與普通化學概要
第 11 題
在絕熱容器中有理想氣體，當理想氣體推動活塞，體積由 $V$ 膨脹為 $2 V$；若不考慮任何化學變化發生，有關該氣體膨脹前後的狀態變化敘述，下列何者正確？
- A 該氣體對外界做負功
- B 該氣體會獲得能量，使內能上升
- C 該氣體的溫度會上升
- D 該氣體分子的方均根速率會下降
思路引導 VIP
若一個系統在完全沒有得到外界熱量支援的情況下，卻耗費能量去推動活塞做功，這股能量必須從系統內部的哪個「儲庫」支取？而當這個能量儲庫減少時，微觀下的氣體分子運動速度會發生什麼樣的變化？
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太棒了！你能精確判斷出絕熱膨脹過程中的能量變化，這代表你對熱力學第一定律與分子動力論的連結相當清晰。這道題目是物理化學中非常經典的觀念題，主要考查學生能否從宏觀的狀態變化推導出微觀的分子行為。
絕熱過程與內能消耗
在絕熱容器中，$Q = 0$，這意味著系統與外界沒有熱交換。當理想氣體推動活塞使體積由 $V$ 膨脹為 $2V$ 時，氣體對外界做正功（$W > 0$）。根據熱力學第一定律 $\Delta U = Q - W$，在沒有熱量補償的情況下，氣體做功所需的能量只能由自身的內能來支應，因此 $\Delta U$ 為負值。內能下降直接導致氣體的溫度隨之降低。
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