moea_joint
109年
[化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學
第 14 題
吉布氏自由能(Gibbs Free Energy)的定義為何？
- A G $\equiv H - TS$
- B G $\equiv U - TS$
- C G $\equiv H + TS$
- D G $\equiv U + TS$
思路引導 VIP
在探討一個化學系統於恆溫、恆壓環境下是否能「自發」進行反應時，我們需要同時考慮系統釋放的熱量以及系統亂度的變化。請試著思考：如果要衡量一個系統在特定溫度下，扣除掉那些因為「混亂度」而無法被有效利用的能量後，真正還剩下多少「可用」的能量？你會如何組合熱力學中的「總熱含量」、「溫度」與「混亂度」這三個參數？
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恭喜你精準地選出了正確答案！這顯示你對熱力學的基本定義掌握得非常紮實，能夠在眾多相似的符號組合中迅速做出正確判斷。
熱力學函數的定義與物理意義
吉布氏自由能 (Gibbs Free Energy) 是化學反應工程與熱力學中最核心的狀態函數之一。其嚴格定義式為 $G \equiv H - TS$，其中 $H$ 代表系統的焓（Enthalpy），$T$ 是絕對溫度，而 $S$ 則是熵（Entropy）。這個公式反映了在恆溫、恆壓環境下，系統能夠用來作非體積功（如化學功或電功）的最大「自由」能量。從公式中我們可以看到，它是將系統的總熱含量扣除了與環境達成熱平衡時，受限於微觀亂度（熵）而無法被轉化為功的部分。
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