國營聯招 化工製程化工熱力學、化學反應工程學104 年第 34 題單選題考點:由U推導Maxwell式考點:Maxwell式符號或配對錯誤
熱力學之麥斯威爾(Maxwell)關係式,下列何者有誤?
A(∂V∂T)S=−(∂S∂P)V
B(∂P∂T)S=−(∂S∂V)P正確答案
C(∂T∂P)V=(∂V∂S)T
D(∂T∂V)P=−(∂P∂S)T
B正確答案
Maxwell關係式由四大熱力學函數(U、H、A、G)的完全微分搭配Euler互換性推導而來。四式中由U、G推導者帶負號,由H、A推導者無負號。正解B為違反此符號規律或變數配對的錯誤關係式。
逐選項解析
A$\left(\frac{\partial T}{\partial V}\right)_S = -\left(\frac{\partial P}{\partial S}\right)_V$由U推導Maxwell式✕ 錯誤
選項A正確。由內能U的完全微分dU=TdS-PdV,套用Euler互換性得(∂T/∂V)_S=-(∂P/∂S)_V,下標固定變數(S與V)與負號皆正確。
B$\left(\frac{\partial T}{\partial P}\right)_S = -\left(\frac{\partial V}{\partial S}\right)_P$Maxwell式符號或配對錯誤✓ 正確
選項B為本題要選的錯誤選項。其偏微分式違反標準Maxwell關係:可能是負號該有卻遺漏(或多餘),或分子分母與下標固定變數的配對與正確式不符,無法由任一熱力學基本方程式(dU、dH、dA、dG)經Euler互換性導出,故為有誤的關係式。
C$\left(\frac{\partial P}{\partial T}\right)_V = \left(\frac{\partial S}{\partial V}\right)_T$✕ 錯誤
D$\left(\frac{\partial V}{\partial T}\right)_P = -\left(\frac{\partial S}{\partial P}\right)_T$✕ 錯誤
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