化學原理啟迪240
Entropy Changes Associated with Changes of State
1. 當物質在1大氣壓下處於熔點或沸點時,物質的二種狀態會同時並存(在熔點,固態的物質與液態的物質並存;在沸點,液態的物質和氣態的物質並存)。
2. 如果系統是封閉隔絕、獨立的,達到熔點或沸點的物質會出現並存的二種狀態。因為在熔點,物質從固態變為液態是一個可逆的反應,我們可利用以下的方程式計算這個反應程序的亂度改變:
ΔS=qrev/T
【注1】qrev=ΔHfusion=在熔點熔解1mol固體所需的能量。
【注2】T=絕對溫度K的熔點。
3. 同樣的道理可用來解釋在沸點,液態變為氣態的過程,這時qrev=ΔHvaporization,並且T=沸點。
4. 【例題】2.00mol的水在1atm的壓力下,從50℃加熱到150℃,液態水H2O變為氣態水H2O(g)的莫耳熱容量是75.3Jk-1mol-1、36.4Jk-1mol-1,而水在100℃蒸發的熱含量是40.7kJ/mol。
5. 【解題】水是在100℃從液態變為氣態,整個反應過程可分為3個階段:
1. ΔS(l)50℃→100℃(加熱液體)
2. ΔS(l)100℃→(g) 100℃(液態變為氣態)
3. ΔS(g) 100℃→150℃(加熱氣體)
分別計算以上三階段的結果
6. 〈第1階段〉2mol的水從50℃加熱到100℃的亂度變化:
利用固定壓力下的亂度變化公式ΔST1→T2=nCpln(T2/T1)公式
ΔS(1)=(2mol)(75.3 J/K mol)ln(373/323)=21.7J/K
注:絕對溫度323K來自於50℃+273,絕對溫度373K來自於100℃+273
7. 〈第2階段〉2mol的水在100℃蒸發的亂度變化,可利用以下公式計算:
ΔS=qrev/T=ΔHvap/Tbp
=4.07×104J/mol ÷373K
=1.09×102J K-1mol-1
8. 由於有2mole的水被蒸發,所以
ΔS(2)=(1.09×102J/K mol)(2.00 mol)
=2.18×102J/K
9. 〈第3階段〉加熱2mol的水蒸氣,使水蒸氣的溫度從100℃變為150℃的亂度變化
ΔS(2)=(2.00mol)(36.4J/K mol)ln(423/373)
=9.16J/K
10. 整體亂度變化是
ΔS50℃→150℃=ΔS(1)+ΔS(2)+ΔS(3)
=21.7J/K+218J/K+9.16J/K
=249J/K
n 翻譯編寫Steven S. Zumdahl 《Chemical Principles》
徐弘毅:
1. 2.00mol的水在1atm的壓力下,從50℃加熱到150℃,經歷三種不同的亂度狀態:
一、液態水H2O的莫耳熱容量是75.3Jk-1mol-1,所以從50℃→100℃的亂度能量是21.7J/K。
二、水在100℃沸點蒸發的熱含量是40.7kJ/mol,所以水在100℃沸點的亂度能量是2.18×102J/K,這是整個反應過程中最大的亂度數值,因為這是可逆反應程序。
三、氣態水H2O(g)的莫耳熱容量是36.4Jk-1mol-1,從100℃→150℃的亂度能量是9.16J/K。
2. 水從50℃液態變成150℃氣態會經歷三種亂度掙扎過程:一、液態水增溫過程;二、液態水變氣態水的可逆反應過程;三、氣態水的增溫過程。
3. 其中亂度能量最高的就是,二、在100℃液態水變氣態水的過程,因為這是一個可逆反應程序,在100℃沸點的時候,水分子會在水蒸氣與液態水之間來回反覆掙扎,所以消耗了不少能量。
4. 一個人處於「無知」的狀態,要進入到學習「一技之長、擁有專業能力」的狀態,過程是相當辛苦的,就像水從液態變成氣態的過程。要克服自己許多的懶散、無知、懦弱、毅力……,中間甚至常常會產生半途而廢的情緒,人類的學習過程是一種「可逆程序」。
5. 一個人如果擁有一技之長,成為某個領域的專業人士,他一定是對這個領域的專業知識產生信仰,並且熟練其技巧,甚至到達習慣性的反射動作的狀態;
6. 但是如果他要學習新的不同領域的專業技能,就必須要暫時擺脫過去的所有習慣,那麼他就必須經歷更加嚴苛的「液態水變氣態水的可逆反應過程」,消耗更多的亂度能量,但是一旦挑戰成功,他成為二個完全不同領域的頂尖專才,那一定可以成為社會上出類拔萃的人物。
7. 許多人都知道蔣經國沒有實行憲法,並且利用特務機關進行箝制言論自由、踐踏人權的工作,受害者包括柏楊等數萬人,蔣經國的確就是人類民主史上的敗類,但是卻沒有辦法公開地講出來,為什麼?
8. 「崇拜獨裁者敗類」是一種慣性,要脫離這種慣性必須要經歷「液態水變氣態水的可逆反應過程」,脫離成功的人就會不斷地公開聲援劉曉波,林騰蛟、關中、王建煊、宋楚瑜有沒有脫離?
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