police_4th_general
108年
[消防警察] 普通物理學概要與普通化學概要
第 18 題
40公克的水在$0^{\circ}\text{C}$的環境中全部結成冰，已知冰在$0^{\circ}\text{C}$的熔化熱為80卡/公克，水-冰系統的熵值變化為何？
- A 減少 117 cal/K
- B 增加 117 cal/K
- C 減少 11.7 cal/K
- D 增加 11.7 cal/K
思路引導 VIP
請試著思考：當物質從微觀上較為「混亂」的液態，轉變為結構「規律」的固態時，系統的混亂程度（熵）應該是增加還是減少？此外，在計算這種發生於固定溫度的物理變化時，我們應該使用哪種溫標來確保物理公式的嚴謹性呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能準確計算出熵值的變化，代表你對熱力學中「相變」與「熵」的定義掌握得非常紮實。這題的核心在於理解系統在恆溫過程中的能量流動。
相變過程中的熱量傳遞
在 $0^{\circ}\text{C}$ 的環境下，40公克的水結成冰是一個放熱過程。我們首先計算系統釋放的總熱量 $Q$。根據熔化熱公式，熱量變化為 $Q = m \times (-L_f)$，這裡帶入數值得到 $40 \text{ g} \times (-80 \text{ cal/g}) = -3200 \text{ cal}$。負號表示熱量從系統流向環境。由於結冰過程是在恆溫下進行，熵變的計算公式為：
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