2011年9月23日 星期五

與物質的狀態改變有關的亂度變化

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:

ΔSqrev/T

【注1qrevΔHfusion=在熔點熔解1mol固體所需的能量。

【注2T=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qrevΔHvaporization,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75.3Jk1mol136.4Jk1mol1,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ΔST1T2nCpln(T2/T1)公式

ΔS(1)=(2mol)(75.3 J/K molln373/323)=21.7J/K

注:絕對溫度323K來自於50+273,絕對溫度373K來自於100273

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:

ΔSqrev/TΔHvap/Tbp

4.07×104J/mol ÷373K

1.09×102J K1mol1

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 molln423/373

9.16J/K

10.  整體亂度變化是

ΔS50→150ΔS(1)ΔS(2)ΔS(3)

21.7J/K218J/K9.16J/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75.3Jk1mol1,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36.4Jk1mol1,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?

沒有留言:

張貼留言