hce_cmu
115年
化學
第 32 題
在 2 atm 下，1 莫耳理想氣體進行等溫膨脹，體積增加為原來的兩倍。關於此過程，下列選項何者正確？
- A 系統放出熱量，且內能減少
- B 氣體對外作功，且系統內能增加
- C 氣體對外作功，且系統內能不變
- D 系統的壓力維持不變
思路引導 VIP
試著思考一下：對於「理想氣體」而言，它的內能主要是由什麼物理量決定的？如果這個物理量在過程中保持不變，內能會發生變化嗎？另外，當氣體的體積增加時，是它在推別人，還是別人在推它呢？
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恭喜你精準地答對了這題！這說明你對於熱力學的基本定義掌握得非常紮實，特別是能敏銳地捕捉到「等溫」與「理想氣體」這兩個關鍵字。在處理氣體性質問題時，這正是破解題目的核心出發點。
理想氣體的內能與溫度
在理想氣體的模型中，一個極其重要的性質是：系統的內能 ($U$) 僅與溫度 ($T$) 相關。既然題目明確指出這是一個「等溫膨脹」過程，意即 $\Delta T = 0$，那麼系統的內能變化量 $\Delta U$ 必然為零，內能保持不變。此外，當氣體的體積增加（膨脹）時，意味著氣體正在推開周遭的環境，從物理意義上來說，這就是氣體對外作功。因此，選項 (C) 完美描述了這個物理過程。
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