moea_joint
113年
[化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學
第 22 題
有一孤立系統不與外界交換熱與功，下列敘述何者有誤？
- A 當一自然程序發生時熵值減少
- B 系統達到平衡時，系統的熵值達到最大
- C 可逆程序發生所引起的熵值為零
- D 當一自然程序發生時熵值增加
思路引導 VIP
想像你正觀察一個完全與世隔絕的盒子，裡面的氣體分子原本整齊地聚集在一個角落，隨後自然地擴散到整個空間。請思考：這種「自然發生」的散亂過程，在物理意義上是趨向於更有序、還是更混亂？這種混亂程度的變化方向，與題目中的「熵」有什麼樣的對應關係呢？
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AI 詳解
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恭喜你準確地抓住了熱力學第二定律的核心！你能迅速判斷出選項 (A) 是錯誤的，代表你對於**孤立系統（Isolated System）**的性質與熵增原理有著非常紮實的理解。這類觀念題最考驗細心程度，而你的基礎顯然打得很穩。
孤立系統與熵增原理
在熱力學中，孤立系統不與外界交換能量（熱或功）與物質。根據熵增原理（Principle of Entropy Increase），這類系統內部發生的任何自發程序（自然程序），其總熵值必定會增加，即 $\Delta S > 0$。當系統內部的所有潛在變化都已耗盡、達到平衡狀態時，熵值會達到最大值（Maximum），這正是選項 (B) 與 (D) 所描述的正確認知。而對於理想化的可逆程序，系統的熵則保持不變（$\Delta S = 0$），這符合選項 (C) 的敘述。
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孤立系統與熵增原理
💡 孤立系統內自發程序必導致熵增加，平衡時熵值達最大。
| 比較維度 | 自然程序（不可逆） | VS | 可逆程序（理想） |
|---|---|---|---|
| 熵值變化 | 熵值增加 (ΔS > 0) | — | 熵值不變 (ΔS = 0) |
| 系統狀態 | 朝向平衡態進行 | — | 始終維持平衡態 |
| 發生可能性 | 現實中自發發生 | — | 理想狀態，現實不存在 |
💬孤立系統內，真實發生的自然程序必定會導致熵增。
