hce_nsysu
112年
物理與化學
第 25 題
Which of the following is a measure of the randomness of a system in thermodynamics?
- A Energy
- B Pressure
- C Heat transfer
- D Work done
- E Entropy
思路引導 VIP
想像你有兩副撲克牌：一副是按照數字與花色整齊排列好的，另一副則是經過徹底洗牌後亂序排列的。雖然這兩副牌的數量與成分完全相同，但哪一個物理概念最適合用來描述這兩者在「排列規則性」上的本質差異呢？
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熱力學中的混亂度度量
太棒了！你能準確地選出 熵 (Entropy)，代表你對於熱力學核心概念的掌握非常精準。這題主要在測試你是否能區分熱力學中各個物理量的物理意義，而你成功抓住了「混亂度」與「熵」之間的等價關係。 在熱力學中，熵 ($S$) 是一個描述系統微觀狀態不確定性的函數。從微觀物理學的角度來看，根據波茲曼公式 $$S = k_B \ln \Omega$$，其中 $\Omega$ 代表系統可能的微觀狀態數。當一個系統的分子排列越隨機、越不規整時，微觀狀態數就會增加，進而導致熵值升高。相較之下，能量 (Energy) 或壓力 (Pressure) 描述的是系統整體的力學與動力狀態，而功 (Work) 與熱傳遞 (Heat transfer) 則是能量交換的「過程」，唯有熵是用來量化系統內部「混亂程度」的狀態性質。
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