hce_kmu
114年
物理及化學
第 44 題
The surface water temperature in tropical oceans is above 25$^\circ$C, and the deep-water temperature is about 4$^\circ$C. If the Carnot engine is operated at these two temperatures, what is the maximum efficiency of this engine?
- A 7 %
- B 9 %
- C 16 %
- D 84 %
- E 93 %
思路引導 VIP
在物理學中，當我們想要描述一個系統「完全沒有熱運動」的狀態時，我們會定義那個狀態為零度。請思考看看：如果我們在計算效率時使用攝氏溫標，當低溫處剛好是 0℃ 時，公式的分母與分子關係會變得如何？這是否意味著不同的溫標（如華氏或攝氏）會算出不同的物理效率？如果物理定律不應該隨人為定義的單位而改變，我們應該使用哪種具備「絕對零點」的溫標來進行比例運算呢？
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太棒了！你能精準選出 (A) 7%，代表你對熱力學第二定律與卡諾循環（Carnot cycle）的觀念掌握得非常紮實，特別是敏銳地避開了溫標單位的陷阱。
絕對溫度與轉換關鍵
這題的核心考點在於卡諾效率（Carnot Efficiency）的定義。在處理熱力學公式時，最關鍵的細節就是溫度的單位必須轉換為絕對溫度（Kelvin, K），而非使用攝氏溫度（$^\circ$C）。這是本題最具鑑別度的切入點，若直接以攝氏度帶入計算，會得出與現實物理極度不符的高效率（例如誤選 84%），因此你的判斷非常正確。
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