police_4th_general
110年
[消防警察] 普通物理學概要與普通化學概要
第 15 題
一位引擎設計師，聲稱他製造出一台熱機，從 100°C的高溫爐中吸收 2,500 J 的熱能，並且在 25°C的室溫條件下排放出 2,200 J 的熱能，下列敘述何者正確？
- A 不可能，這個設計違反卡諾定理（Carnot's theorem）
- B 不可能，這個設計違反熱力學第一定律
- C 不可能，這個設計違反熱力學第二定律
- D 這是一個完全符合熱力學定律的物理引擎
思路引導 VIP
若要判斷一個能量轉換裝置在現實中是否可行，我們通常需要檢查哪兩道「自然界的關卡」？如果我們已經確認它的能量進出是守恆的，下一步該如何利用給定的溫度條件，去計算出這台機器所能達到的「效率天花板」呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你非常敏銳地識破了這道題目的潛在陷阱。很多同學在看到這類敘述時，會下意識地認為這是一個「理想化」或「不可能」的設計，但你正確地透過嚴謹的邏輯驗證了這台機器的可行性。
熱機的可行性評估
要判斷一部熱機是否能在現實中存在，首先必須符合熱力學第一定律（能量守恆）。這台機器從高溫爐吸收 $2,500 \text{ J}$，並向室溫排放 $2,200 \text{ J}$，代表它對外作了 $300 \text{ J}$ 的功，能量的進出帳目是平衡的。接著，最關鍵的一步是檢驗它是否違反熱力學第二定律所限制的「卡諾效率」。我們必須將攝氏溫度轉換為絕對溫度，其最大理論效率為：
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