一般警察人員考試四等考試-消防警察人員類別普通物理學概要與普通化學概要107 年第 20 題單選題
已知冰的熔化熱為 334 kJ/kg,而水的凝固點為 273.15 K。若將 1.50 kg、溫度在 273.15 K 的水放入冰箱,使水經由熱流失以致完全凍結,而成為溫度在 273.15 K 的冰,則對此凍結過程而言,水-冰系統的熵變化為下列何者?
A增加了 $\frac{334\mathrm{kJ}}{273.15\mathrm{K}} = 1.223\mathrm{J / K}$
B減少了 $\frac{334\ kJ}{273.15\ K}=1.223\ J/K$
C增加了 $\frac{(1.50\mathrm{kg})(334\mathrm{kJ / kg})}{273.15\mathrm{K}} = 1830\mathrm{J / K}$
D減少了 $\frac{(1.50\mathrm{kg})(334\mathrm{kJ / kg})}{273.15\mathrm{K}} = 1830\mathrm{J / K}$正確答案
D正確答案
凍結為放熱過程,系統熵減少 ΔS = -mL/T = -1830 J/K。
為什麼答案是 D
正確。質量 1.50 kg、熔化熱 334 kJ/kg、溫度 273.15 K,凍結放熱使系統熵減少 1830 J/K。
載入中…
完整詳解
Pro · 無限重點 凍結為放熱過程,系統熵減少 ΔS = -mL/T = -1830 J/K。
1. 等溫相變熵變公式:ΔS = Q/T。
2. 水凝固為放熱過程,系統失熱 Q = -mL = -(1.50)(334×10³) = -5.01×10⁵ J。
3. T = 273.15 K。
4. ΔS = -5.01×10⁵ / 273.15 ≈ -1830 J/K(減少 1830 J/K)。
逐選項分析
A✕
數值錯(漏乘質量1.50 kg),且方向錯(凍結是放熱應減少)。
B✕
方向正確但數值錯,沒有乘以 1.50 kg 的質量。
C✕
數值正確但方向錯,凍結是水放熱結冰,系統熵應減少而非增加。
D✓ 正確
正確。質量 1.50 kg、熔化熱 334 kJ/kg、溫度 273.15 K,凍結放熱使系統熵減少 1830 J/K。
別只看公式忽略正負號!凍結放熱熵減,熔化吸熱熵增,且須乘質量。