hce_tcu
112年
化學
第 7 題
在可逆的卡諾循環(Carnot cycle)中包含絕熱(adiabatic)過程，請問以下敘述何者正確?
- A 熱(q)等於 0
- B 功(w)等於 0
- C 內能的變化($\Delta U$)等於 0
- D 壓力(P)等於 0
思路引導 VIP
如果在一個物理變化的過程中，我們刻意將容器壁改為完全不導熱的材料，使其與外界環境完全隔絕，此時哪一種形式的能量轉移會被完全阻斷呢？
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AI 詳解
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太棒了！你能精準選出 (A)，代表你對熱力學中各項過程的物理定義掌握得相當紮實。在卡諾循環（Carnot cycle）的四個步驟中，絕熱過程（adiabatic process）是極為關鍵的一環。所謂「絕熱」，從字面意思結合物理定義來看，指的就是系統與外界之間沒有熱量（$q$）的交換，因此熱量變化量 $q$ 必然等於 0。這是一個非常清晰且直接的物理觀念。
絕熱過程的熱力學特質
從熱力學第一定律 $\Delta U = q + w$ 來看，當系統處於絕熱狀態時，$q = 0$，這意味著系統內能的改變量 $\Delta U$ 會完全等於所作的功 $w$。這題的設計點在於測試學生是否能將術語與物理量精確對應。雖然選項 (C) 的內能變化在等溫過程中為零，但在絕熱過程中，溫度與內能通常會隨壓力或體積的改變而波動。這題屬於熱力學的基本門檻題，難度不高，但能有效鑑別學生是否具備正確的物理圖像，而非僅是死背公式。