Különbség a szabad energia és a szokásos ingyenes energia között

Szabad energia vs Szabad energia

Mi az a szabad energia??

A termodinamikai rendszer által elvégzendő munka mennyiségét szabad energiának nevezzük. A szabad energiát két kifejezéssel lehet leírni: Helmholtz mentes energia és Gibbs mentes energia. A kémiában, amikor a „szabad energia” szót használjuk, ez azt jelenti, hogy Gibbs szabad energiát jelent. A fizikában a szabad energia Helmholtz szabad energiára utal. Mindkét kifejezést az alábbiakban írjuk le.

A termodinamika második törvénye az entrópiával kapcsolatos, és azt mondja: „A világegyetem entrópiája spontán folyamatban növekszik”. Az entrópia a keletkező hő mennyiségével függ össze; ez az energia lebontásának mértéke. Valójában az adott hőmennyiség által okozott extra rendellenességek mennyisége a hőmérséklettől függ. Ha már nagyon meleg, akkor egy kis extra hő nem okoz sokkal több rendetlenséget, de ha a hőmérséklet nagyon alacsony, ugyanaz a hőmennyiség drasztikusan növeli a rendellenességet. Ezért helyesebb írni,

DS = dq / T

A változás irányának elemzéséhez figyelembe kell vennünk a rendszerben és a környezőben bekövetkező változásokat. A következő Clausius-egyenlőtlenség megmutatja, hogy mi történik, amikor a hőenergia átkerül a rendszer és a környező között. (Vegye figyelembe, hogy a rendszer hőmérséklete egyensúlyban van a környezővel T hőmérsékleten)

dS - dq / T ≥0… (1) 

Ha a melegítést állandó térfogat mellett végezzük, akkor a fenti (1) egyenletet a következőképpen írhatjuk. Ez az egyenlet a spontán reakció kritériumát fejezi ki csak az állami funkciók szempontjából.

dS - dU / T ≥0

Az egyenlet átrendezhető, hogy a következő egyenletet kapjuk.

TdS ≥dU (2. egyenlet), és ezért lehet így írni

dU - TdS ≤0

A fenti kifejezés egyszerűsíthető a (Helmholtz energy, A) kifejezés használatával, amelyet úgy definiálhatunk,

A = U-TS

A fenti egyenletekből levezethetjük a spontán reakció kritériumát, ha dA ≤0. Ez azt állítja, hogy a rendszer állandó hőmérsékleten és térfogatban történő megváltozása spontán, ha dA ≤0. Tehát a változás spontán, amikor a Helmholtz energia csökkenésének felel meg. Ezért ezek a rendszerek spontán úton haladnak, hogy alacsonyabb A értéket kapjanak.

A Gibbs szabad energiája az állandó nyomáson zajló változásokhoz kapcsolódik. Ha a hőenergiát állandó nyomáson továbbítják, akkor csak expanziós munka van; Ezért a 2. egyenletet az alábbiak szerint módosítjuk és írjuk.

TdS ≥dH

Ez az egyenlet átrendezhető, hogy megadja DH-TdS≤0. A Gibbs szabad energia kifejezéssel, G, ez az egyenlet így írható,

G = H-TS

Állandó hőmérsékleten és nyomáson a kémiai reakciók spontán módon alakulnak ki a Gibbs szabad energiájának csökkenése irányában. Ezért dG ≤0

Mi az a Szabad Szabad Energia??

A standard szabad energia a szabad körülmények között meghatározott szabad energia. A szokásos feltételek a hőmérséklet, 298 K; nyomás, 1 atm vagy 101,3 kPa; és az összes oldott anyag 1 M koncentrációban. A szokásos szabad energiát Go-nak nevezzük.

Mi a különbség a szabad energia és a szokásos ingyenes energia között?? • A kémiában a szabad energiára Gibbs szabad energiára utalunk. Ez összefügg az állandó nyomáson zajló változásokkal. A standard szabad energia a szabad körülmények között meghatározott szabad energia. • Ezért a standard szabad energiát 298 K hőmérsékleten és 1 atm nyomáson adják, de a szabad energia értéke a hőmérséklettől és a nyomástól függően változhat.