moea_joint
104年
[化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學
第 1 題
兩種理想溶液在一定溫度、壓力下,混合成均勻溶液,下列敘述何者正確?
- A 混合之焓變化($\Delta H_{mix}$)等於0
- B 混合之自由能變化($\Delta G_{mix}$)等於0
- C 混合會有熱變化
- D 混合會有體積變化
思路引導 VIP
想像你正準備將兩種液體混合。如果這兩種液體的分子大小幾乎一模一樣，且分子之間的「吸引力」與「排斥力」在混合前後完全沒有改變，你認為在分子重新排列組合的過程中，系統需要向外界吸收熱量或釋放熱量嗎？
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太棒了！你能精準選出 (A) 作為答案，代表你對於「理想溶液」的熱力學性質掌握得非常紮實。在化工熱力學中，理想溶液 (Ideal Solution) 的核心特徵是不同組成分子間的交互作用力（A-B）與純物質內部的作用力（A-A, B-B）完全相同。因此，當這些組分混合時，系統既不會釋放能量也不會吸收能量，這正是 混合焓變化 $\Delta H_{mix} = 0$ 的物理本質。
理想溶液與自發過程的辨析
這道題目是檢驗熱力學基本功的經典考題，其鑑別度在於區分「零變化量」與「自發性判據」。除了 $\Delta H_{mix} = 0$ 與 $\Delta V_{mix} = 0$（體積不變）外，我們必須記得混合是一個自發過程。根據熱力學第二定律，自發混合會導致熵增（$\Delta S_{mix} > 0$），進而使吉布斯自由能下降，即 $\Delta G_{mix} < 0$。你沒有被 (B) 選項誤導，說明你清楚理解了即使是「理想」情況，驅動混合的力量依然存在，這份細心在處理更複雜的非理想溶液計算時會是你很大的優勢！