高考申論題
110年
[化學工程] 物理化學(包括化工熱力學)
第 四 題
在一密閉、由 N 種成分組成的氣液兩相系統中，如果各成分間不會產生化學反應，請問如何判斷此密閉系統中已達到相平衡？請詳細推導相平衡的判斷條件。（20 分）
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
本題考查多相多成份系統的熱力學平衡判斷。核心工具是吉布斯自由能（Gibbs Free Energy）。推導思路為：(1) 定義系統在恆溫恆壓下，總吉布斯自由能最小化（dG = 0）。(2) 將總 dG 表示為各相（氣相、液相）及各成分化學勢的總和。(3) 考慮質量守恆（各成分總莫耳數不變）。(4) 藉由變分原理推導出兩相間各組分的化學勢必須相等。