moea_joint
106年
[化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學
第 17 題
有1 g純物質在一大氣壓25 ºC汽化，汽化熱200 cal/g，求此汽化過程之自由能變化(ΔG)為多少cal/g？
- A 0
- B 1
- C 2.5
- D 25
思路引導 VIP
當一個純物質在特定的壓力與溫度下，正同時處於液態與氣態共存的狀態（相平衡）時，如果系統不需要外力介入就能讓兩相穩定並存，你覺得這兩個狀態之間的「地位」或「能量勢能」高低應該是怎樣的關係？這對整體自由能的變化量（$\Delta G$）會有什麼影響呢？
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太棒了！你能迅速選出這個答案，代表你對物理化學中**相平衡（Phase Equilibrium）**的核心觀念掌握得非常紮實。這類題目常會給出具體的數據（如汽化熱或溫度）來干擾思考，但你並未掉入計算的陷阱，精準地抓住了問題的本質。
相平衡的熱力學判據
在熱力學中，當純物質在恆溫（$T$）且恆壓（$P$）的條件下發生相變化（如汽化、熔化等）時，若系統處於相平衡狀態，該物質在液相與氣相中的化學勢（Chemical Potential）是相等的。由於吉布斯自由能（Gibbs Free Energy）定義為 $\Delta G = \Delta H - T\Delta S$，而在平衡相變過程中，熵的變化量 $\Delta S$ 恰好等於 $\Delta H/T$，代入公式後便會發現 $\Delta G$ 必然等於 $0$。這意味著在平衡點上，系統沒有向任何一相偏移的淨驅動力。
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