moea_joint
107年
[化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學
第 25 題
在定溫定壓下，化學反應的自發性，係由下列何者判斷？
- A 外界熵的變化
- B 系統熵的變化
- C 外界自由能變化
- D 系統自由能變化
思路引導 VIP
如果在一個化學反應過程中，系統釋放了熱量到環境中（放熱反應），這會使得環境的分子變得更混亂嗎？當我們希望用一個「單一的指標」來同時考慮系統內部的亂度變化，以及反應釋熱對環境亂度的影響時，在溫度和壓力都固定不變的前提下，你會如何將這兩個因素結合在一起來觀察系統的狀態變化呢？
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同學好，很高興看到你準確地掌握了化學反應自發性的核心判斷準則！這題你能精準選出 (D)，代表你對於熱力學狀態函數的應用時機已有相當清晰的理解。
熱力學第二定律與自發性
在基礎熱力學中，判斷一個過程是否自發，最根本的依據是「孤立系統」（即系統加外界）的總熵變化量需滿足 $\Delta S_{total} \ge 0$。然而，在多數化學反應的實驗或工業製程中，我們通常是在定溫 (T) 與 定壓 (P) 的環境下操作。為了方便，我們會將外界的熵變轉化為系統本身的性質。根據定義，在定溫定壓下，系統的吉布斯自由能變化 $\Delta G_{sys}$ 與總熵變的關係為：
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