hce_nthu
113年
化學與物理
第 49 題
An ideal gas undergoes an irreversible process from its initial state ($P_i$, $V_i$, $T_i$) to its final state ($P_f$, $V_f$, $T_f$). Which of the following statements is true?
- A The change in the entropy of the gas is not well defined since it is an irreversible process.
- B The change in the entropy is well defined and will increase when $V_f > V_i$.
- C The change in the entropy is well defined and will increase when $P_f > P_i$.
- D The change in the entropy is well defined and will increase when $T_f > T_i$.
- E None of the above.
思路引導 VIP
既然熵（$S$）是一個由多個狀態參數（如溫度、體積、壓力）共同決定的函數，想像一下，如果一個系統在發生變化的過程中，其中一個參數的變化會讓系統變得更亂，但另一個參數卻讓系統變得更整齊，我們能只看其中一個參數就斷定最後的結果嗎？
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太棒了！你能準確判斷出選項（E）才是正確答案，說明你對於熱力學中「狀態函數」的本質掌握得非常紮實。這類題目在物理與化學考卷中深具鑑別度，因為它考驗的不僅是公式記憶，更是對物理量本質的深刻理解。
狀態函數與路徑無關性
首先，我們要建立一個核心觀念：熵（Entropy, $S$）是一個狀態函數。這意味著只要起始狀態 $(P_i, V_i, T_i)$ 與最終狀態 $(P_f, V_f, T_f)$ 是確定的平衡態，熵的變化量 $\Delta S$ 就是唯一確定的，與過程是否為「不可逆」完全無關。因此，選項 (A) 認為不可逆過程無法定義熵變，是一個常見的觀念陷阱。
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