一般警察人員考試四等考試-消防警察人員類別普通物理學概要與普通化學概要105 年第 16 題單選題
將一高溫物體與一低溫物體接觸，並與外界熱絕緣，直至熱平衡後，達到最後溫度。若 ΔSh, ΔSc 與 ΔStotal 分別代表高溫物體、低溫物體與全部系統的熵之變化量，則下列敘述何者正確？
AΔSh>0, ΔSc>0, ΔStotal>0
BΔSh<0, ΔSc>0, ΔStotal<0
CΔSh<0, ΔSc>0, ΔStotal>0正確答案
DΔSh>0, ΔSc<0, ΔStotal<0
C正確答案
高溫物體放熱使熵減少，低溫物體吸熱使熵增加；因熱由高溫流向低溫為自發不可逆過程，系統總熵必定增加。
為什麼答案是 C
正確。高溫物體放熱使熵減少（ΔSh<0），低溫物體吸熱使熵增加（ΔSc>0），且不可逆熱傳導使系統總熵增加（ΔStotal>0）。
載入中…
完整詳解
Pro · 無限重點 高溫物體放熱使熵減少，低溫物體吸熱使熵增加；因熱由高溫流向低溫為自發不可逆過程，系統總熵必定增加。
1. 根據定義 $\Delta S = \int \frac{dQ}{T}$，高溫物體放熱（$dQ < 0$），因此 $\Delta S_h < 0$。
2. 低溫物體吸熱（$dQ > 0$），因此 $\Delta S_c > 0$。
3. 系統與外界熱絕緣，轉移的熱量大小 $|Q|$ 相同。因 $T_h > T_c$，故增加的熵 $|\frac{Q}{T_c}|$ 大於減少的熵 $|\frac{Q}{T_h}|$。
4. 根據熱力學第二定律，孤立系統內的不可逆熱傳遞必使總熵增加，即 $\Delta S_{total} = \Delta S_h + \Delta S_c > 0$。
逐選項分析
A✕
高溫物體放熱，其熵變化應為負值（$\Delta S_h < 0$），而非大於零。
B✕
系統為孤立系統且發生自發的熱傳導（不可逆過程），根據熱力學第二定律，總熵變化必須大於零（$\Delta S_{total} > 0$），而非小於零。
C✓ 正確
正確。高溫物體放熱使熵減少（$\Delta S_h < 0$），低溫物體吸熱使熵增加（$\Delta S_c > 0$），且不可逆熱傳導使系統總熵增加（$\Delta S_{total} > 0$）。
D✕
高低溫物體的熵變化正負號完全寫反，且違反熱力學第二定律（總熵應大於零）。
知識整理
| 重點 |
|---|
| 【熵的宏觀定義】 $\Delta S = \int \frac{dQ}{T}$ |
| 【吸放熱與熵變】 吸熱系統 $dQ>0 \implies \Delta S > 0$；放熱系統 $dQ<0 \implies \Delta S < 0$ |
| 【熱力學第二定律】 孤立系統的自發過程（如溫差引起的熱傳導）皆為不可逆過程，其總熵變化必大於零（$\Delta S_{total} > 0$） |
常誤以為「高溫物體放出的熱等於低溫物體吸收的熱」，使得熵變化相互抵消為零。實際上計算熵時分母為溫度，低溫分母小導致熵增項較大。 
