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赫斯定律與自由能 2-2
2011/11/18 15:06
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如同熱含量H與亂度S,自由能變化ΔG°也是狀態函數。因此我們可用赫斯定律的計算程序,找到自由能變化ΔG°的數值,就像用赫斯定律找焓變化(熱含量變化)的值一樣。

 

化學原理啟迪250

研究心得:

1.      如同熱含量H與亂度S是狀態函數,自由能變化ΔG°狀態函數。意思是反應的過程、路徑,不會影響自由能變化的大小。

2.      不管反應過程經歷一個步驟、十個步驟或更多個步驟,都不會影響自由能變化,因為,自由能變化純粹是「一開始反應前物質的自由能狀態」與「最後反應完成後的物質的自由能狀態」比較出來的結果,所以我們只要依據赫斯定律,把反應前「最開始的自由能狀態」與反應後「最終的自由能狀態」相減,就可以得到「自由能變化ΔG」。

3.      石墨與鑽石都是純粹由碳組成的固體物質,差別在於石墨的碳結構是扁平六角型構造,鑽石是曲折立體的六角型構造。

4.      石墨的每一個六角型的碳環連成一個網狀平面(灰色平面),每一個「六角型網洞的碳平面」與其他「六角型網洞碳平面」平行,彼此鬆散地一層一層疊起來,每一層碳網之間充滿空隙、彼此只有輕微的引力(虛線),容易在外力推擠或拉扯下一片片剝落;並且有許多電子在碳網的表面移動,因此石墨可以通電、導熱。 

5.      鑽石的每一個六角型碳環是曲折的、共同構成一個互相連接的立體結構。仔細分析碳環上的每一個碳原子會發現,每一個碳原子都同時與另外4個碳形成化學鍵互相連接,這樣的構造非常緊密,任何一個化學鍵受到推擠或拉扯,另外3個化學鍵都能牽制拉回或分散力道,因此不容易破壞結構。由於鑽石的每個價電子都用來做共價鍵結的化學鍵,因此鑽石不導電。 

6.      生物遺骸在高溫高壓下變成石油後,再經過高溫高壓後脫去石油裡的氫原子,變成純碳組成的「石墨」。

7.      「鑽石」的結構比石墨更緊密,應該在更高溫高壓的地底產生;一般認為鑽石在地表下120-200公里的高溫高壓環境下製造出來,也就是誕生於大陸地殼下的軟流圈;而後鑽石結晶隨著地殼變動,隨著火山爆發活動送至地表。

8.      依據熱力學的計算,1大氣壓與溫度25℃時(接近平常生活的環境條件),鑽石會自發性地變成石墨,但實際上並沒有發生這個現象,為什麼?因為它的反應速率太慢,為什麼太慢?

9.      當鑽石內部某些碳原子,依據熱力學第二定律,逐漸分開、逐漸變成石墨的時候,1atm25℃儲存的能量,從周遭環境的進入鑽石系統的內部,再度加強鑽石系統中碳原子彼此的化學鍵,把稍微接近石墨狀態一點、稍微分散一些的碳原子,推回到比較接近鑽石的緊密狀態。

10.  地球自然環境的壓力,成為一股外在保護的力量,防止鑽石的碳原子崩解;地球的溫度,不斷地灌注能量進入鑽石,阻止鑽石變成石墨的正反應(釋放能量),增強石墨變成鑽石的逆反應能量(吸收能量),這就是為什麼鑽石沒有辦法變成石墨。

11.  如果把鑽石丟到外太空,壓力驟然減輕,應該就可以比較有效率地自發性地變成石墨;不然就丟到全宇宙最冷的地方,這樣應該也可能讓鑽石有效率地自發性地變成石墨;也就是在外太空又冷又無壓力的地方,鑽石才有辦法自發性地反應變成石墨。

12.  熱力學的計算顯示,石墨無法在251atm自發性地變成鑽石,所以,要用石墨製造鑽石,一定得額外增加能量給石墨;當溫度高於1000,壓力高於105atm,石墨就能變成鑽石。

13.  每一個人的生理狀態以及許多生活習慣,都是由DNA所操控的,每一個人的DNA都不一樣,所以每一個人的天賦也不同,弱點也不同。

14.  一個人如果從小到大都居住在同樣的地方,過著相似的生活,跟同樣的族群在一起,吃類似的食物,平常沒有多元學習,生活都沒有什麼刺激與改變,他的生命就不會產生變化、創造性。

15.  孟子說:天將降大任於斯人也,必先苦其心志,勞其筋骨,餓其體膚,空乏其身,行拂亂其所為,所以動心忍性,增益其所不能……。

16.  其實絕大多數的人都有很好的天賦,也都有一些缺點,但是真正人生有大突破、大成就的人並不多,主因是因為每個人天賦所展現出來的能力,其實是粗糙的,它必需要經過精緻化與磨練;此外每個人的弱點如果不努力改善,它隨時都可能讓自己過去的成就瞬間化為烏有。

17.  所以一個人的人生是否會持續不斷地突破、具有開創性,關鍵就在於勤勞或懶惰。台灣大學的教授為什麼沒有辦法獲得諾貝爾獎?最主要的原因就是懶惰,懶得五育均衡並重,懶得多元學習,懶得學不厭教不倦,懶得追求社會的公平正義,懶得承受高溫高壓或低溫低壓。

18.  一個政客為什麼容易不守信用,無法具備孔融梨的基本品德?最主要的原因是懶惰,懶得複習經典,懶得實踐經典的內容,懶得充實知識與能力。爭權奪利比較簡單,把權位禮讓給比自己有能力的人比較困難,因此急功近利,這也是「懶」造成的結果。

19.  馬英九無法實踐溫良恭簡「讓」的品德給宋楚瑜,最根源的原因就是「懶」。公務人員為什麼會便宜行事?公文不斷地長久旅行?偷工減料?最主要的原因就是「懶」;公務人員做事情為什麼馬馬虎虎?因為「懶」;為什麼檢察官不斷製造類似江國慶的事件?原因還是「懶」。「懶」,是一切罪惡的淵源,是品德不佳的根源

20.  懶惰,會造成人的身心不斷地腐化,提早生病或暴斃,提早讓自己的知識水準不如國中生;懶,會讓人沒有耐心把事情做好為什麼蔣經國統治時期,台灣西半部的河川幾乎全部死亡?因為蔣經國的幕僚與其團隊,都相當地懶惰,因此當時所有的河川局、經濟部等公務人員跟著懶起來,然後百姓不得不跟著懶惰。

21.  為什麼馬團隊所有的政務官,都不敢公開保證「行政效率」要超越新加坡?為什麼新聞媒體與檢察官習慣有罪推定」?因為他們懶習慣了。為什麼朱敬一不寫一本教科書讓劍橋、哈佛大學採用?為什麼劉憶如不當史丹佛大學的校長?原因都一樣。

22.  為什麼全台灣的國文老師的品德都比Gabriel差?為什麼台灣沒有一個基督教的牧師《聖經》比Gabriel熟練?為什麼台灣所有的和尚實踐《金剛經》都不如Gabriel?為什麼沒有新聞記者精通量子力學?原因都一樣。李遠哲為什麼不拿第二座諾貝爾獎?為什麼不訓練台灣的天才學生得諾貝爾獎?原因大家都很清楚。

23.  為什麼台獨大老搞了幾十年的台灣獨立運動,無法真正成功?為什麼崇拜蔣經國的人搞統一搞了數十年也沒有辦法成功?主因都是因為好逸惡勞,尸位素餐,懶惰!當然中共無法統一台灣,最主要的原因不是愛好和平,而是「太懶惰」。

24.  最近幾年支持「台灣獨立」的人比較多,為什麼?顯然支持「統一的人」比支持「獨立的人」還要懶惰,懶惰就就造成了行政效率不佳、知識水準變低、論述能力變差、身心不平衡

25.  很多人不想支持綠軍,更不想支持藍軍,因為他們無法忍受比自己懶惰的人擁有政治權力。為什麼在台灣法官、檢察官、電視名嘴社會地位相當地低?因為絕大多數的社會大眾都認為,這些人比自己懶惰,比自己沒有知識水準,品德比自己差,相當沒有社會正義感。

26.  為什麼以前台灣的電影沒有人看,而魏德聖拍的電影票房都創紀錄?因為過去的導演與編劇比較懶惰,拍出來的電影就不精緻、不細膩、沒有思想,觀眾沒有辦法忍受比自己還要懶惰的導演所拍出來的電影。

參考資料:論語公冶長6 不如丘之好學

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