Különbség a szabad energia és az entalpia között

Kulcskülönbség - ingyen Energia vs Enthalpy
 

A szabad energia és az entalpia két termodinamikai kifejezés, amelyek magyarázzák a hőenergia és a termodinamikai rendszerben zajló kémiai reakciók kapcsolatát. A szabad energia vagy a termodinamikai szabad energia az a munkamennyiség, amelyet a termodinamikai rendszer képes elvégezni. Más szavakkal: a szabad energia az az energiamennyiség, amely az adott termodinamikai rendszerben rendelkezésre áll a termodinamikai munka elvégzéséhez. Az entalpia viszont egy olyan termodinamikai mennyiség, amely a termodinamikai rendszer teljes energiatartalmát képviseli. Az kulcs különbség a szabad energia és az entalpia között ez az a szabad energia adja a termodinamikai munka elvégzéséhez rendelkezésre álló teljes energiát, míg az entalpia a termodinamikai rendszer hővel átalakítható teljes energiáját adja.

TARTALOMJEGYZÉK

1. Áttekintés és a legfontosabb különbség
2. Mi az a szabad energia?
3. Mi az Entalpia?
4. A szabad energia és az entalpia közötti kapcsolat
5. Side by Side összehasonlítás - Ingyenes energia vs entalpia táblázatos formában
6. Összegzés

Mi az a szabad energia??

A szabad energia az az energiamennyiség, amely a termodinamikai rendszer számára rendelkezésre áll a termodinamikai munka elvégzéséhez. A szabad energiának az energia mérete van. A termodinamikai rendszer szabad energia értékét a rendszer jelenlegi állapota határozza meg; nem a története alapján. A termodinamikában a szabad energia két fő típusa létezik: Helmholtz mentes energia és Gibbs mentes energia.

Helmholtz Free Energy

A Helmholtz szabad energia az az energia, amely elérhető egy zárt, termodinamikai rendszerben, a termodinamikai munka elvégzéséhez állandó hőmérsékleten és térfogaton. Ennélfogva a Helmholtz energia negatív értéke azt a maximális munkát jelzi, amelyet a termodinamikai rendszer a térfogatának állandó tartásával képes elvégezni. Annak érdekében, hogy a térfogat állandó maradjon, a teljes termodinamikai munka egy részét határértékként kell elvégezni (a rendszer határának megőrzése érdekében). Az alábbiakban a Helmholtz energia egyenletét adjuk meg.

A = U - TS

Ahol A A Helmholtz mentes energia, U a belső energia, T egy hőmérséklet, amely állandó, S pedig a rendszer entrópiája. Az entrópia egy olyan termodinamikai mennyiség, amely azt jelzi, hogy a rendszer hőenergiája nem áll rendelkezésre a mechanikai munkához való átalakuláshoz.

01. ábra: Hermann von Helmholtz volt az első, aki a Helmholtz szabad energia fogalmát javasolta

Gibbs Ingyenes energia:

A Gibbs szabad energiája az az energia, amely elérhető egy zárt, termodinamikai rendszerben, hogy termodinamikai munkát végezzen állandó hőmérsékleten és nyomáson. A rendszer hangereje változhat. A szabad energiát G. jelöli. A Gibbs szabad energia egyenletét az alábbiakban adjuk meg.

G = H-TS

A fenti egyenletben G jelentése Gibbs-mentes energia, H a rendszer entalpiája, Y a hőmérséklet, amely állandó, S pedig a rendszer entrópiája.

Mi az Entalpia??

A rendszer entalpia termodinamikai mennyiség, amely egyenértékű a rendszer teljes hőtartalmával. Ez megegyezik a rendszer belső energiájával, plusz a nyomás és a térfogat szorzatával. Ezért ez egy rendszer termodinamikai tulajdonsága. Az az entalpia egyenlete alább található.

H = U + PV

Ennek megfelelően H a rendszer entalpiája, U a rendszer belső energiája, P a nyomás és V a térfogata. A rendszer entalpiája azt jelzi, hogy a rendszer képes hőt kibocsátani (nem mechanikus munkát végezni). Az entalpiát a H szimbólum jelöli.

A rendszer entalpiájának meghatározása lehetővé teszi számunkra, hogy meghatározzuk, vajon a kémiai reakció exoterm vagy endoterm. A rendszer entalpiájának változása felhasználható a reakcióhő meghatározására, valamint annak előrejelzésére, hogy a kémiai reakció spontán vagy nem-spontán.

Milyen kapcsolat van a szabad energia és az entalpia között??

A Gibbs szabad energiája és entalpiája az alábbi egyenlettel kapcsolódik össze.

G = H-TS

A fenti egyenletben G jelentése Gibbs mentes energia, H a rendszer entalpiája, Y a hőmérséklet, amely állandó, S pedig a rendszer entrópiája. Mind a G, mind a H mérési egységei azonosak.

Mi a különbség a szabad energia és az entalpia között??

Ingyenes energia vs entalpia
A szabad energia az az energiamennyiség, amely a termodinamikai rendszer számára rendelkezésre áll a termodinamikai munka elvégzéséhez.	A rendszer entalpia termodinamikai mennyiség, amely egyenértékű a rendszer teljes hőtartalmával.
Koncepció
A szabad energia adja a termodinamikai munka elvégzéséhez rendelkezésre álló teljes energiát.	Az entalpia adja a hőenergiává átalakítható rendszer teljes energiáját.
Átalakítás
A szabad energia azt az energiát adja, amelyet a rendszer mechanikai munkájává lehet alakítani.	Az entalpia azt az energiát adja, amelyet a rendszer nem mechanikai munkájává lehet alakítani.

összefoglalás - Ingyenes Energia vs Enthalpy

A termodinamikai rendszer szabad energiája és entalpia a rendszerben rendelkezésre álló energiát képviseli. A legfontosabb különbség a szabad energia és az entalpia között az, hogy a szabad energia a termodinamikai munka elvégzéséhez rendelkezésre álló teljes energiát adja, míg az entalpia a hővel átalakítható rendszer teljes energiáját adja..

Referencia:

1.Az Encyclopædia Britannica szerkesztői. "Szabad energia." Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc., 2012. január 5. elérhető itt.
2.Helmenstine, Anne Marie, D. „Mi az entalpia a kémiában és a fizikában?” ThoughtCo, 2018. január 25. Itt érhető el
3. „Helmholtz mentes energia.” Wikipedia, Wikimedia Alapítvány, 2018. február 17. Elérhető itt
4. „Gibbs (ingyenes) energia.” Kémia LibreTexts, Libretexts, 2018. január 12. Elérhető itt

Kép jóvoltából:

1. „Hermann von Helmholtz” (Public Domain) a Commons Wikimedia-on keresztül