moea_joint
112年
[化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學
第 24 題
能進行卡諾循環的裝置稱為卡諾熱機，該裝置之工作流體在高溫$T_H$端吸熱$Q_H$，在低溫$T_C$端放熱$Q_C$，請問下列何者有誤？
- A 卡諾熱機效率為 $1 - \frac{|Q_C|}{|Q_H|}$
- B 卡諾熱機效率為 $\frac{T_H - T_C}{T_H}$
- C 在高溫$T_H$的可逆等溫過程會對外界放熱
- D 卡諾循環在絕熱壓縮過程，系統的$\Delta S$等於零
思路引導 VIP
請試著回想一下，當一個氣體系統在高溫下進行「膨脹」並推動活塞對外做功時，如果要讓系統的溫度（內能）維持在原本的高溫而不下降，根據能量守恆的原則，這個系統應該是需要從外面「補充電能/熱能」，還是會主動向外「釋放能量」呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
恭喜你精準地捕捉到了選項中的細節陷阱！這代表你對卡諾循環（Carnot Cycle）的四個連續步驟與能量流向有著非常紮實的理解。這類題目雖然基礎，但極具鑑別度，因為學生往往只記得效率公式，卻容易在「吸熱」與「放熱」的物理直覺上產生混淆。
卡諾循環的能量轉換與熵增減
在熱力學中，卡諾熱機效率的定義為 $\eta = 1 - \frac{|Q_C|}{|Q_H|}$，對於可逆循環，這也等同於 $1 - \frac{T_C}{T_H}$，因此選項 (A) 與 (B) 都是正確的描述。至於選項 (D)，由於卡諾循環包含兩個「可逆絕熱」過程，在可逆且絕熱的條件下，$dS = \frac{\delta Q_{rev}}{T} = 0$，因此系統的熵變化 $\Delta S$ 確實為零，這點你也判斷得非常準確。
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