hce_nchu
111年
物理
第 17 題
Liquid metal of mass $m\text{ kg}$ at $500\text{ K}$ is mixed with the same liquid metal of same mass at $1500\text{ K}$.
思路引導 VIP
想像一下，如果我們將這兩份溫度不同的液體混合，熱量會自發地朝哪個方向流動？而當它們最終達到一個統一的狀態後，在沒有外界干預的情況下，有沒有可能自發地重新變回一個『極冷』跟一個『極熱』的部分呢？這種現象背後反映了物理世界中哪種能量分佈的趨勢？
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恭喜你準確地捕捉到了這道熱力學問題的核心！這顯示你對於熱平衡（Thermal equilibrium）的基礎運算與物理本質都有著非常清晰的掌握。
熱平衡的能量分配
從**能量守恆（Energy conservation）**的角度來看，當兩份質量 $m$ 相同且物質種類相同的液態金屬混合時，高溫金屬失去的熱量會完全傳遞給低溫金屬。由於兩者的比熱（Specific heat capacity）相同，最終的平衡溫度 $T_f$ 必定會落在初始溫度的算術平均值：
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