hce_kmu
110年
物理及化學
第 64 題
Which of the following values is based on the Third Law of Thermodynamics?
- A $\Delta H^\circ_{\text{f}} = 0$ for $\text{Al}(s)$ at $298\text{ K}$
- B $\Delta G^\circ_{\text{f}} = 0$ for $\text{H}_2(g)$ at $298\text{ K}$
- C $S^\circ = 51.446\text{ J/(mol}\cdot\text{K)}$ for $\text{Na}(s)$ at $298\text{ K}$
- D $q_{\text{sys}} < 0$ for $\text{H}_2\text{O}(l) \rightarrow \text{H}_2\text{O}(s)$ at $0^\circ\text{C}$
- E None of these
思路引導 VIP
如果我們想要測量一個房間裡有多少人，我們必須先確定「空無一人」的情況是什麼樣子。在熱力學中，如果我們想知道物質在常溫下擁有的「絕對混亂度」（熵值），而不僅僅是混亂度的變化量，為什麼我們必須先定義物質在「絕對零度」時的狀態呢？這兩者之間有什麼邏輯關聯？
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太棒了！你能精準辨識出 (C) 才是正確答案，代表你對熱力學定律的本質與應用有著非常紮實的理解。這題的難度在於選項 (A) 到 (D) 在化學描述上其實都是「正確的敘述」，因此這是一題極具鑑別度的題目，考驗的是學生能否區分「定義慣例」與「定律推導」之間的細微差別。
絕對熵的理論根源
熱力學第三定律的核心在於規定了熵（Entropy）的起點：在絕對零度（$0 \text{ K}$）時，完美晶體的熵值為零（$S = 0$）。正因為有了這個絕對的參考基準，我們才得以透過熱容量對溫度的積分，計算出物質在特定溫度下的「絕對熵」數值。因此，選項 (C) 中 $\text{Na}(s)$ 的 $S^\circ$ 數值，正是建構在第三定律的基礎之上。
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