2011年9月20日 星期二

亂度與物理改變 Entropy and Physical Changes

化學原理啟迪239

1.      雖然化學家優先注意解決的問題是物質的化學變化,但是物理改變也十分重要。接下來我們將討論物質的亂度如何深受它的溫度和物理狀態的影響。

溫度與亂度互相牽連改變 Temperature Dependence of Entropy

2.     從理想氣體等溫擴張壓縮過程中,我們瞭解到亂度變化取決於以下關係式:

ΔSqrev/T

3.     溫度從T1變為T2,系統ΔS亂度的改變度是多少?計算方法是把物理變化過程中無數些微增加的亂度數值全部加起來:

dSdqrev/T

4.     利用整合出來的公式,我們得到

ΔST1→T2T2 T1 dST2 T1 dqrev/T

5.     如果這個變化過程在恆壓下進行,那麼,

dqrevnCpdT

6.     n moles物質是

ΔST1→T2T2 T1 dqrev/TnCpT2 T1 dT

7.     假設CpT1T2之間的常數,整合得到

ΔST1→T2nCplnT2/T1

8.     同樣地,假設擴張壓縮程序在固定體積下進行

ΔST1→T2nCvlnT2/T1

n   翻譯編寫Steven S. Zumdahl Chemical Principles

 

徐弘毅:

1.     我們如何知道亂度變化的能量?第一步驟、對亂度改變的能量下定義ΔSqrev/T,經過某個反應「程序」後,物質的亂度改變多少?就是物質在絕對溫度每改一度的變化中,它的能量改變多少(可逆反應)。不同物質,如果讓它增加絕對溫度一度,它們需要的能量是不同的。

2.     注:絕對溫度K增加1度,其實跟攝氏溫度增加1度是一樣的,只是絕對溫度的起算點不同,絕對溫度K0度,等於攝氏溫度273.15度,絕對溫度K273.15度,等於攝氏溫度的0度。

3.     第二步驟、找出亂度改變過程中的最小單位dSdqrev/T反應「程序」過程中,亂度一點一點逐漸改變,假設亂度的改變有一個最小單位,那麼這是多少呢?就是物質在絕對溫度每改一度的變化中,最少量的能量改變(可逆反應)。

4.     第三步驟,某一物質的溫度從T1改變到T2的過程中,亂度改變多少?ΔST1→T2T2 T1 dST2 T1 dqrev/T,計算方法是,把這段溫度變化的過程中,每個最小單位的亂度變化一一累加起來;也就是把這段溫度變化的過程中,每改一度產生的最少量的能量改變一一累加起來  

5.     第一步驟,對反應過程中物質改變的亂度下定義,為什麼要下定義?要有一個公平客觀的衡量標準,讓科學研究符合客觀真實;由於反應過程中,亂度的改變是一點一滴累積而成的,因此第二步驟是定義反應過程中亂度能量改變的最小單位值dSdqrev/T)。

6.     接著進行第三步驟,劃定要測量的距離(溫度T1→T2),然後把這段溫度距離內一點一滴的亂度能量變化值累加起來T2 T1 dST2 T1 dqrev/T),就得到整體亂度變化值(ΔST1→T2)。

7.     當我們實際使用亂度公式時,我們必須知道現實環境的條件。有許多反應程序是在固定的氣壓下進行,在這種條件下進行的如果是可逆的過程,它的「熱能」就可以用「固定壓力下的熱容量Cp」定義:

dqrevnCpdT

進行可逆反應程序時,物質最小單位的能量變化(dqrev)=

物質的份量多寡(n莫耳數一點點溫度改變造成1mol物質的能量變化(CpdT)
注:Cp熱容量的定義1mole物質提高絕對溫度1K度所需要的能量。

8.     所以

ΔST1→T2T2 T1 dqrev/TnCpT2 T1 dT

n moles物質,溫度從T1變成T2的反應過程中,亂度的改變=

物質的份量(n莫耳數) ×T1T2,每次一點點溫度改變造成的一點點能量改變(CpdT),全部累加起來的總能量

意思就是,物質的份量(n莫耳數〔溫度T1變成T2過程,物質改變的能量CpT2 T1 dT

9.     同一種物質改變1度所需要的能量可能不一樣,例如,同一種物質,它從溫度50提高到8000,橫跨的溫度太大,物質從固態、變成液態,又變成氣態,那麼,它在固態時每提高1度所需要的能量,應該會跟它在氣態時每提高1度所需要的能量不一樣。

10.  但是如果物質改變的溫度範圍很小,例如從25℃提高到32℃,那麼它每提高1度所需的能量就幾乎一樣。如果我們所研究的物質,溫度變化範圍較小,提高一度所需的能量都是一樣的,也就是「物質的熱容量」是固定的,那麼,我們可以把亂度變化的公式簡化成

ΔST1→T2nCplnT2/T1

n moles物質,溫度從T1變成T2的反應過程中,亂度的改變=

物質份量的多寡(n莫耳數(固定壓力下1mole物質提升一度K所需的能量)×(粒子追求最大亂度必須移動路徑數)

11.  nCp是「反應物質提升1K的總能量」,lnT2/T1)是「粒子追求最大亂度必須移動路徑數」,所以nCp ×lnT2/T1)的概念就是「能量×距離」,等於是在計算粒子做出亂度的「功」是多少。

12.  同樣的原則可用來解釋在「固定體積」下進行的可逆程序

ΔST1→T2nCvlnT2/T1

n moles物質,溫度從T1變成T2的反應過程中,亂度能量的改變數值=物質的份量(n莫耳數(固定體積下1mole物質提升一度K所需的能量)×(粒子追求最大亂度必須移動路徑數)

13.  我們怎麼知道台灣已經「民主化」了?我們必須對『民主』下定義,一、必須要實行經過公民投票之後的《憲法》,並且讓所有的法律條文都符合《憲法》的規定。二、憲法以及所有的法令都必須符合《世界人權宣言》的內容

14.  目前中國的《憲法》沒有經過公民投票,大部分的法令內容也沒有符合《憲法》與《世界人權宣言》的內容,因此中國共產黨的執政沒有合理性,也沒有合法性,因此不屬於民主國家。目前台灣也是如此,台灣實際上並不是真正的民主國家。

15.  所謂的「九二共識」定義是什麼?就是「模糊不清、各說各話」?「九二共識」不符合《憲法》與《世界人權宣言》的內容,也沒有合法地經過國會表決通過,因此它不屬於台灣百姓的「共識」,只屬於政客的一種意見

16.  社會民主化的過程是由很多「人權保障」一點一滴累積出來的。要保障人權最基本的條件是:一、司法公平客觀正義,科學辦案二、新聞自由、言論自由,政黨失去對新聞媒體的操控權三、政黨沒有黨產。因此我們可以100%確定李登輝不可能是民主先生,他執政之下發生許多類似「江國慶命案」,同時國民黨掌控新聞媒體與擁有超過新台幣六千億的黨產。

17.  政治民主化的「過程」不可缺少的二個因素是:一、政府的行政效率年年提高。二、大學的學術水準年年提高。最近三年台灣的學術水準年年有微幅提高,但是政府的行政效率並沒有提高,這是經過國際學術機構評比的結果,顯然造成台灣民主化緩慢的主因是軍公教人員的昏庸無能懶散

18.  台灣民主化的過程我們也必須要瞭解客觀環境:一、中國持續意圖用武力侵犯台灣的主權。二、獨裁者蔣經國統治時期踐踏人權的共犯,並沒有經過「轉型正義」,這些民主敗類持續掌控台灣的軍公教。三、台灣多數公立大學的教授,都沒有國際學術地位、知識水準很差,造成台灣大學生的國際競爭力不如美國菁英。

19.  四、絕大部分新聞媒體的主管,都是國民黨所操控的一種情治人員,他們既沒有知識水準、沒有專業能力,又習慣性成為阻礙「新聞自由」的主因。五、絕大部分的大學教授與電視名嘴沒有法治素養,不懂『無罪推定原則』,習慣性媒體公審,造成台灣社會的法治教育困難重重。

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