慈濟大學（後中醫）
106年
化學
第 14 題
在恆定的溫度和壓力下，對於系統中之自發過程，哪一項是真實的？
I. $\Delta S_{\text{sys}} + \Delta S_{\text{surr}} > 0$
II. $\Delta G_{\text{sys}} < 0$
I. $\Delta S_{\text{sys}} + \Delta S_{\text{surr}} > 0$
II. $\Delta G_{\text{sys}} < 0$
- A 只有 I
- B 只有 II
- C I 和 II 兩者都是
- D I 和 II 兩者都不是
思路引導 VIP
如果一個物理或化學過程不需要外力介入就能「自己發生」，請你試著從兩個角度思考：第一，從整個宇宙的角度來看，整體的混亂程度（熵）應該會增加還是減少？第二，如果是在固定的溫度和壓力下，系統本身所擁有的能量（可用來作功的自由能），會因為反應的進行而變得更高、還是往更穩定的低能量狀態靠攏呢？
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恭喜你精準地選出了正確答案！這顯示你對於熱力學中「自發性」的雙重定義有著非常紮實的理解，能同時掌握宏觀規律與系統屬性。
熱力學第二定律與宇宙熵
首先，我們從物理學最基本的原理看起。根據熱力學第二定律，在任何自發過程中，宇宙的總熵（Total Entropy）必然是增加的。這意味著系統所產生的混亂度變化 $\Delta S_{\text{sys}}$ 與環境的混亂度變化 $\Delta S_{\text{surr}}$ 之和必須大於零。這是判斷一個過程能否在自然界發生的最高準則，因此敘述 I 完全正確。
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自發反應判定準則
💡 自發反應需滿足宇宙總熵增加及系統吉布斯自由能降低。
| 比較維度 | 宇宙總熵 (ΔStot) | VS | 吉布斯自由能 (ΔG) |
|---|---|---|---|
| 自發條件 | 大於 0 (熵增) | — | 小於 0 (能降) |
| 限制條件 | 適用於任何孤立系統 | — | 必須在恆溫恆壓下 |
| 組成要素 | 包含系統與環境變化 | — | 僅關注系統本身狀態 |
💬兩者本質相同，ΔG 是定溫壓下將環境影響內化後的系統判據。
