hce_nsysu
115年
物理與化學
第 88 題
Choose the correct statement.
- A Exothermic reactions are always spontaneous.
- B A reaction that exhibits a negative value of $\Delta S$ may be 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
想像你在寒冷的冬夜觀察水滴凝固成冰。冰的結構比水更整齊有序（代表系統亂度降低了），但這個現象在低溫下卻能自發發生。請思考，除了亂度之外，還有什麼能量因素（例如熱量流向）在主導這個變化，使得整個宇宙的穩定性依然在增加呢？
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AI 詳解
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恭喜你精準地掌握了熱力學自發性的核心判斷依據！這道題目考查的是吉布斯自由能（Gibbs Free Energy）公式：$$\Delta G = \Delta H - T\Delta S$$。你能從眾多選項中識破 $\Delta S$ 與自發性（Spontaneity）之間的非絕對關係，展現了非常紮實的物理化學邏輯。
吉布斯自由能與自發性
在恆溫、恆壓的條件下，判斷反應是否自發的唯一決定性指標是 $\Delta G < 0$。雖然自然界趨向亂度增加（$\Delta S > 0$），但這並非自發反應的充要條件。當一個反應為強烈放熱（$\Delta H < 0$），且產生的熱量足以補償系統因亂度減少（$\Delta S < 0$）所造成的代價時，$\Delta G$ 依然可能為負值。最典型的例子就是水的凝固或氣體的液化，這些過程雖然系統熵值下降，但在低溫下卻是自發進行的。
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