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108 年第 16 題單選題
密閉的容器內裝有氦氣，容器上端有一活塞，達熱平衡後此容器在定壓的狀況下加熱，容器內的氣體推動活塞使活塞移動，在沒有熱量散失到周遭環境的情況下，下列敘述何者正確？
A氣體內能變大正確答案
B氣體溫度變小
C氣體體積不變
D活塞對氣體做正功
A正確答案
定壓加熱理想氣體，吸熱後溫度升高→內能增加，體積膨脹對外做功。
為什麼答案是 A
氦氣為單原子理想氣體，內能 U=(3/2)nRT 只與溫度有關。定壓加熱溫度升高，內能必然變大。正確。
載入中…
完整詳解
Pro · 無限重點 定壓加熱理想氣體，吸熱後溫度升高→內能增加，體積膨脹對外做功。
熱力學第一定律 ΔU=Q-W，定壓加熱 Q>0 且 T↑，內能必增加。
逐選項分析
A✓ 正確
氦氣為單原子理想氣體，內能 U=(3/2)nRT 只與溫度有關。定壓加熱溫度升高，內能必然變大。正確。
B✕
加熱代表吸收熱量，在定壓膨脹下，部分熱轉為功、部分增加內能，故溫度必定上升而非下降。錯誤。
C✕
定壓下由 PV=nRT，T 增加則 V 必增加。題目也明示活塞被推動移動，體積顯然變大。錯誤。
D✕ 陷阱
氣體推動活塞向外移動，是氣體對活塞做正功，反過來說活塞對氣體做負功。方向搞反是經典陷阱。錯誤。
定壓加熱理想氣體四大變化
| 物理量 | 變化 | 原因 | 公式 |
|---|
| 溫度 T | ↑ | 吸熱升溫 | Q=nCpΔT |
| 體積 V | ↑ | 活塞外推 | V/T=定值 |
| 內能 U | ↑ | T 上升 | U=(3/2)nRT |
| 氣體對外做功 | 正功 | 體積膨脹 | W=PΔV>0 |
D 選項是經典「做功方向顛倒」陷阱。本題氣體膨脹推動活塞，是『氣體對活塞做正功』，等價於『活塞對氣體做負功』。看到做功題一定要先釐清主詞是誰對誰做功。 
