高考申論題
112年
[化學工程] 物理化學(包括化工熱力學)
第 一 題
📖 題組：
二、只與現有狀態有關，與改變過程無關的性質，稱為狀態函數（state functions），如內能（internal energy）U 就是狀態函數。（每小題 10 分，共 20 分）
二、只與現有狀態有關，與改變過程無關的性質，稱為狀態函數（state functions），如內能（internal energy）U 就是狀態函數。（每小題 10 分，共 20 分）
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
請說明焓（enthalpy）的定義，並說明焓是否為狀態函數？
思路引導 VIP
看到焓的定義，應立即寫出其熱力學核心定義式 $H = U + PV$，並輔以文字說明各符號代表的物理量及定壓下的物理意義。接著，利用『狀態函數的數學組合仍為狀態函數』的邏輯，由內能(U)、壓力(P)、體積(V)皆為狀態函數的前提，推導證明焓(H)亦為狀態函數。
小題 (二)
請說明熵（entropy）的定義，並說明熵是否為狀態函數？
思路引導 VIP
首先，應從古典熱力學的巨觀角度（Clausius 定義：dS = δQ_rev/T）與統計熱力學的微觀角度（Boltzmann 方程式：S = k ln Ω）全面寫出熵的定義。接著，利用克勞修斯定理（可逆循環中熱溫商的環積分為零，∮δQ_rev/T = 0）來證明其變化量與路徑無關，從而嚴謹地推導出熵為全微分，確立其為狀態函數的結論。