國營聯招
110年
[化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學
第 47 題
關於「物理吸附」之敘述，下列何者有誤？
- A 物理吸附力為凡得瓦力(Van der Waals force)
- B 物理吸附為吸熱程序
- C 物理吸附為可逆程序
- D 固體表面的氣體分子物吸附量會隨溫度上升而下降
思路引導 VIP
請試著想像：當氣體分子從滿場飛奔的狀態，突然被某種微弱的力量「拉住」並安靜地停留在固體表面上時，分子的混亂程度（熵）是增加了還是減少了？根據熱力學定律，一個會讓混亂度下降的自發性過程，通常是需要向外排放能量，還是向內吸收能量呢？
🤖
AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能精準鎖定 (B) 選項為錯誤敘述，這代表你對吸附作用的熱力學性質有著非常清晰的理解。
吸附作用的熱效應與自發性
在物理吸附的過程中，氣體分子從雜亂無章的自由運動狀態轉變為附著於固體表面的有序狀態，這是一個熵減（$Δ S < 0$）的過程。根據吉布斯自由能公式 $$Δ G = Δ H - TΔ S$$ 若要使反應自發進行（$Δ G < 0$），焓變 $Δ H$ 必須為負值，才能抵消掉 $-TΔ S$ 項的正值。因此，物理吸附必然是放熱程序。這也解釋了為何根據勒沙特列原理，升高溫度會促使平衡向吸熱方向移動，進而導致吸附量下降，驗證了選項 (D) 的正確性。
▼ 還有更多解析內容
物理吸附特徵
💡 物理吸附是靠凡得瓦力維繫的放熱、可逆過程。
| 比較維度 | 物理吸附 | VS | 化學吸附 |
|---|---|---|---|
| 作用力 | 微弱凡得瓦力 | — | 強力化學鍵 |
| 可逆性 | 高度可逆（易脫附） | — | 不可逆（難脫附） |
| 熱效應 | 放熱（熱量低） | — | 放熱（熱量高） |
| 溫度影響 | 溫度上升，吸附量降 | — | 需活化能，通常需加熱 |
💬物理吸附靠弱力且易逆轉，化學吸附靠強鍵且更穩定。
