106年 - 106 公務升官等考試_薦任_物理：熱物理#66153

科目：熱物理 | 年份：106年 | 選擇題數：0 | 申論題數：7

試卷資訊

所屬科目：熱物理

選擇題 (0)

申論題 (7)

一、在時間為零時，有兩個盒子：其中一個裝有一百萬顆白球，另一個裝有一百萬顆黑球；每隔一秒鐘，從每個盒子隨機取出一球，放置到另一個盒子內。如此反覆操作無數次，當時間足夠大時，請從熱力學的角度，說明盒子內黑球與白球的比例為何？（20 分）

⑴考慮 n 莫耳的理想氣體，遵守理想氣體方程式：PV=nRT，其中 R 為氣體常數。初始壓力、體積與溫度分別為 P₁、V₁與 T₁；最終壓力、體積與溫度分別為 P2、V2與 T2。考慮等壓膨脹過程中（P₁= P₂ = P，V₂ ＞ V₁），理想氣體所做功為何？（10 分）

【已刪除】

⑵承⑴，若此理想氣體之內能 php7xUFma PV，則理想氣體吸收或是釋放出多少熱量？（10 分）

⑶假設你帶一瓶裝了水的寶特瓶去爬玉山。你在山頂打開寶特瓶喝水，之後將寶特瓶密封。回到平地會發現寶特瓶有何變化？試說明原因。（10 分）

三、自由能F = U −TS ，其中 U、T、S 分別代表系統的內能、溫度以及熵。在等溫可逆過程中，系統吸收或放出的熱量Q = ΔS 。請證明系統之自由能變化與系統對外界所作的功之和為零。（20 分）

⑴假設室溫為攝氏 20 度，將一杯攝氏 50 度的水，與一塊攝氏 50 度的鐵，一同置於桌上。請問為什麼水跟鐵溫度不會越來越高？那麼水跟鐵那一個先降至室溫？又為什會降至室溫？（15 分）

⑵熱震指的是在受熱過程中，由於物體各處溫度不同，而有不同的熱膨脹，造成不同的熱應力，導致物體破裂。為避免熱震的損害，物質的熱傳導係數，與熱膨脹係數，是越大還是越小越好？若該物質（像是玻璃）容易因為熱震受損，在加熱時該注意什麼？當一塊攝氏負 20 度的冰塊，丟入攝氏 20 度的水中，冰塊在融化之前，會有什麼變化？（15 分）