化學原理啟迪233
1. 【例題】我們將比較以下每一組的物質,在固定溫度下,哪一種物質的位置機率較高(比較容易自發性反應)?
a. 固體CO2和氣體CO2。
b. 1atm下的N2氮氣,和1.0×10-2atm下的N2氮氣。
2. 【解題】a.因為1mole的CO2氣體的體積較大,比起1mole固體CO2,CO2氣體分子有更多的位置可選擇,位置機率較高。
3. b.1 mole的N2在1×10-2atm下,體積是在1atm下的1moleN2的100倍(固定溫度下)。因此,N2氣體在1×10-2atm下的位置機率較高。
4. 【例題】預測以下每一種反應程序的位置機率的改變符號(正、負號)。
a. 固體糖加入水中變成糖水。
b. 碘蒸氣碰到冰冷物體的表面,而凝結成碘結晶。
5. 【解題】a.糖溶解於水變成糖水時,糖分子隨機散布到水中,糖分子得到更大的空間,也因此得到更多可能的活動位置,所以這個反應程序是增加位置的混亂(正號)。
6. B.氣體碘凝結成固體,這個反應過程造成的改變是,物質分子從享有比較大的活動空間,變成比較小的活動空間,這是降低位置機率(負號)。
n 翻譯編寫Steven S. Zumdahl 《Chemical Principles》
徐弘毅:
1. 熱力學第二定律是所有的物質會趨向於最大亂度,也就是組成物質的分子、原子自然而然朝向愈來愈分裂、分散、分離的狀態改變,物質會逐漸走向每一個原子世界力量最均衡、最合理的狀態,每個分子最獨立自主的狀態。
2. 位置機率是指組成物質的分子或原子的分散狀態;位置機率高,代表原子、分子比較分散,這種情況自然發生的機率比較高;位置機率低,代表原子、分子比較聚集在一起,這種情況自然發生的機率比較低,通常需要額外增加能量來促成。
3. 我們舉幾個實際的例子來比較它們的位置機率,在固定溫度下,固體CO2和氣體CO2,哪一種物質的位置機率比較高?答案是氣體CO2。
4. 跟固體CO2相比,氣體CO2的體積比較大、每一個分子的活動空間更大、彼此更分散,所以位置機率較高。
5. 在固定溫度下,1atm下的N2氮氣,和1.0×10-2atm下的N2氮氣,那一種物質的位置機率比較高?答案是1.0×10-2atm下的N2氮氣。
6. 壓力大代表氣體分子彼此擁擠,壓力小代表氣體分子鬆散。我們從理想氣體定律也可以知道,同樣分量的氣體,如果壓力變小,體積就會變大,這代表每一個氣體分子的活動空間變大,位置機率變高。
7. 所以壓力較大的1atm下的N2氮氣,位置機率比較低,壓力較小的1.0×10-2atm下的N2氮氣,位置機率比較高。
8. 自發性反應程序,是指物質不需要額外增加什麼能量,就會朝向某個方向變化的傾向。依據熱力學第二定律,所有物質都朝向瓦解、分裂、分散的方向變化,所以,如果物質是朝向分子彼此之間斷裂、分散的方向變化,就會是自發性程序。
9. 我們舉實際的例子來思考,固體糖加入水中變成糖水,是不是自發性程序?固體的糖,被不斷活動的水分子撞擊,糖分子逐漸碎裂、瓦解、散布到水中,這是自然而然就會發生的現象,所以是會自發性產生這個現象。
10. 台灣如果跟中國的文化、貿易往來愈來愈密切,就很容易成為一個類似「經濟共同體」的狀態,自然而然土地價格、自然資源、人力工資就會趨於均等化,也因此台灣勞工的薪資水準會愈來愈跟中國勞工的薪資水準拉近,所以在ECFA之下,台灣勞工的薪資不升反降,是必然的趨勢。
11. 如果台灣比韓國早一步與歐盟簽署FTA,台灣在經濟、文化等各方面與歐盟會有更多交流,自然而然勞工薪資也會與歐盟的薪資水準逐漸地均等化,因此台灣勞工的成本就會逐漸跟歐盟的水準拉平,薪資所得就會愈來愈高。
12. 碘蒸氣碰到冰冷物體的表面,而凝結成碘結晶,是不是自發性程序?不是,分散的碘蒸氣的分子,因為受到外力干預-冰冷的物體進行降溫,減低碘分子活動的能量,碘分子才彼此靠近緊密吸引,成為固體碘結晶。
13. 整個反應程序,使碘從分子碎裂、分散的狀態變為彼此凝聚、結晶的狀態,違反熱力學第二定律,需要外力介入降溫,因此不是自發性的。
14. 由人類文明發展的歷史來看,人類是逐漸走向理性的社會方向發展,因此產生各種不同的學術、不同的研究單位。任何學者他的國際學術地位愈高,一定是因為他比其他的人更加地「理性」;台灣中央銀行總裁彭懷南可以得到8A級的國際評等,顯示出他比其他國家的中央銀行總裁還要「理性」。
15. 哈佛大學整體教授的理性程度一定超過台灣大學;德國賓士汽車全體員工的理性程度一定超越裕隆汽車;美國英特爾公司整體員工的理性程度一定超越威盛;通過國際ISO認證的企業主理性程度,一定超過無法通過國際ISO認證的企業主。
16. 台灣公務人員的行政效率一直不如新加坡,顯示出台灣公務人員的理性程度不如新加坡。國際城市評比當中台北市是第61名,顯示整體台北市公務人員的素質與理性程度,是世界排名第61。
17. 理性比較差的人,代表心智年齡比較幼稚,知識水準比較低,因此依賴性比較強,比較會搞關係、派系,不注重真才實學,需要跟一群人黏在一起、互相取暖、大家一起擺爛、處於固體狀態,才有安全感,這種人比較沒有自發性,比較缺乏獨立自主的能力。
18. 主動多元學習的人,比較有獨立自主的能力,理性程度會愈來愈強;必須要被家長或補習班逼迫學習的學生,會逐漸失去獨立自主的能力,產生依賴性,容易成為宅男,比較沒有社會競爭力,比較不理性,容易情緒失控,很容易成為家庭寄生蟲。