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102年公務人員升官等考試、102年關務人員升官等考試
102年交通事業郵政、港務、公路人員升資考試試題
代號：
16440
等別(級)： 簡任
類科(別)： 物理
科 目： 熱物理研究
考試時間： 2小時
座號：
※注意：
禁止使用電子計算器。
不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。
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一、有一裝滿理想氣體之絕熱容器，中間有一絕熱之隔板，隔板上有一活門，“馬克斯
威爾的惡魔＂可控制此活門，可讓左邊速率高的氣體分子通過活門到右邊；右邊速
率低的氣體分子通過活門到左邊。假設馬克斯威爾的惡魔開啟活門所需做功趨近於
零，可忽略不計。一開始時，容器左右半部之氣體溫度相同。
經過一段時間後，會發生什麼現象？（10 分）
為何馬克斯威爾的惡魔違反熱力學第二定律？（10 分）
左下圖為一違反熱力學第二定律的“完美＂冰箱，不須做功，即可將熱從低溫熱
槽送至高溫熱槽；右下圖為一熱引擎。請利用圖和文字說明：利用違反熱力學第
二定律的冰箱與熱引擎，可將熱完全轉換成功。（20 分）
二、雙原子分子的理想氣體，內能 nRTU
2
5
=（R：氣體常數，T：溫度）。證明在絕熱過程
中，PVγ為一常數（P：氣體壓力，V：氣體體積），其中 5
7
=
γ
。（20 分）
三、工作物質為理想氣體的卡諾引擎。下圖為卡諾循環的熵−溫度關係圖。證明卡諾引
擎之效率 H
L
T
T
e−= 1。（20 分）
四、證明理想氣體之體積膨脹率
T
1
=
β
。（20 分）