hce_nsysu
113年
物理與化學
第 88 題
Choose the correct statement.
- A A reaction that exhibits a negative value of $\Delta S$ cannot be spontaneous.
- B Exothermic reactions are always spontaneous.
- C Free energy is independent of temperature.
- D At constant pressure and temperature, a decrease in free energy ensures an increase in the entropy of the system.
- E None of the above.
思路引導 VIP
想像你要決定一個化學反應是否能「自動發生」，我們通常會觀察反應是放熱還是吸熱，以及系統變得更混亂還是更整齊。請問：如果這兩個因素一個利於自發、另一個不利於自發（例如反應會放熱但會變得更整齊），我們通常需要引入哪一個物理量作為標尺，才能最終衡量出誰的影響力更大？
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AI 詳解
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同學你能精準判斷出這題應選 (E)，代表你對於熱力學自發性的核心判準——吉布斯自由能（Gibbs Free Energy） 掌握得非常紮實！這類題目最具鑑別度的地方在於它使用了「總是」、「不能」等絕對性字眼，考驗學生是否清楚反應的驅動力並非由單一因素決定，而是取決於多個變數間的消長。
自發性的核心判據
在恆溫恆壓下，判斷反應是否自發的唯一依據是 $\Delta G = \Delta H - T\Delta S$。選項 (A) 與 (B) 犯了片面看問題的錯誤：即使熵減少（$\Delta S < 0$），只要放熱足夠多（$\Delta H < 0$），在低溫下仍然可以自發。同樣地，放熱反應若伴隨著熵大幅減少，在高溫下也未必自發。而選項 (C) 顯然錯誤，因為自由能隨溫度改變是熱力學的基本性質。
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