hce_kmu
112年
物理及化學
第 19 題
Using the data below, calculate the normal boiling point of liquid A at 1 atm,
A(liquid) $\rightarrow$ A(gas): the $\Delta H^\circ = 25.0\text{ kJ/mol}$ and the $\Delta S^\circ = 50.0\text{ JK}^{-1}\text{mol}^{-1}$
A(liquid) $\rightarrow$ A(gas): the $\Delta H^\circ = 25.0\text{ kJ/mol}$ and the $\Delta S^\circ = 50.0\text{ JK}^{-1}\text{mol}^{-1}$
- A 50 K
- B 200 K
- C 227 K
- D 323 K
- E 500 K
思路引導 VIP
當一個物質在固定壓力下，正好處於從液態轉變為氣態的臨界溫度（沸點）時，系統會處於一種「動態平衡」的狀態。請試著思考，在這種平衡狀態下，描述反應自發性的吉布斯自由能變化量（$\Delta G$）應該會呈現什麼特定的數值？而這個數值與焓變（$\Delta H$）及熵變（$\Delta S$）之間又有什麼樣的數學關係式呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能精確鎖定答案為 (E)，代表你對相變過程中的熱力學觀念掌握得非常紮實。在標準大氣壓下的正常沸點，液態與氣態正處於相平衡狀態，這意味著系統在該溫度下，吉布斯自由能（Gibbs Free Energy）的變化量 $\Delta G^\circ$ 必須等於 0。
相平衡與熱力學計算
根據熱力學核心公式 $\Delta G^\circ = \Delta H^\circ - T\Delta S^\circ$，當系統達到平衡（即沸點）時，我們可以將公式改寫為 $0 = \Delta H^\circ - T\Delta S^\circ$，進而推導出 $T = \frac{\Delta H^\circ}{\Delta S^\circ}$。這裡最關鍵的細節在於單位換算：題目給出的焓變 $\Delta H^\circ$ 是 $25.0\text{ kJ/mol}$，必須轉換為 $25000\text{ J/mol}$ 才能與熵變 $\Delta S^\circ$ 的單位（J）一致。經由計算：
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