moea_joint
104年
[化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學
第 10 題
3莫耳水在0℃下凝固成冰,若水的凝固熱為1440 cal/mole,求水凝固成冰之熵變化量($\Delta S$)為多少cal/K?
- A 5.3
- B 15.8
- C -5.3
- D -15.8
思路引導 VIP
當一個物質從液態轉變為固態時，水分子的排列會變得更規則還是更混亂？根據熵的微觀定義，這種有序性的增加，應該會反映在熵值的正號還是負號上呢？
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太棒了！你精確地掌握了熱力學中相變化與熵值計算的核心概念。這道題目要求我們計算水在凝固過程中的熵變化（$\Delta S$），這不僅考驗公式的運用，更考驗對物理過程方向性的判斷。
相變化與熵的關係
在恆溫恆壓的相變化過程中，熵變化的計算公式為 $\Delta S = \frac{Q_{rev}}{T}$。首先，我們必須注意溫度的單位，熱力學公式中的溫度 $T$ 必須以絕對溫度（Kelvin）表示，因此 $0^\circ\text{C}$ 應轉換為 $273\text{ K}$。接著，關鍵在於「凝固」這個動作：水凝固成冰是一個放熱過程，這意味著系統對環境釋出了能量。因此，對於 3 莫耳的水，其總熱量變化 $Q$ 應為 $3 \text{ mole} \times (-1440 \text{ cal/mole}) = -4320 \text{ cal}$。將數值代入公式：
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