Skirtumas tarp laisvos ir standartinės nemokamos energijos

Laisva energija palyginti su standartine laisva energija

Kas yra laisva energija?

Darbo, kurį gali atlikti termodinaminė sistema, kiekis yra žinomas kaip laisvoji energija. Laisvą energiją galima apibūdinti dviem terminais: „Helmholtz“ ir „Gibbs“. Chemijoje, kai mes vartojame žodį „laisva energija“, tai reiškia Gibso laisvą energiją. Fizikoje laisva energija reiškia laisvą Helmholtz energiją. Abi sąvokos aprašytos toliau.

Antrasis termodinamikos dėsnis yra susijęs su entropija ir sako: „Visatos entropija didėja savaiminio proceso metu“. Entropija yra susijusi su generuojamos šilumos kiekiu; tai yra energijos laipsnis. Bet iš tikrųjų papildomų sutrikimų, kuriuos sukelia nurodytas šilumos kiekis q, kiekis priklauso nuo temperatūros. Jei jau labai karšta, šiek tiek papildomos šilumos daug daugiau sutrikimų nesukelia, tačiau jei temperatūra labai žema, toks pats šilumos kiekis sukels dramatišką sutrikimo padidėjimą. Todėl tikslingiau rašyti,

ds = dq / T

Norėdami išanalizuoti pokyčių kryptį, turime atsižvelgti į pokyčius tiek sistemoje, tiek aplinkiniuose. Toliau pateikta Clausius nelygybė parodo, kas nutinka, kai šilumos energija perduodama iš sistemos į aplinkinius. (Apsvarstykite, kad temperatūra yra T pusiausvyroje su aplinka esant T temperatūrai)

dS - dq / T ≥0.… (1) 

Jei šildymas vyksta pastoviu tūriu, mes galime parašyti aukščiau pateiktą lygtį (1) taip. Ši lygtis išreiškia spontaniškos reakcijos, vykstančios tik būsenos funkcijomis, kriterijų.

dS - dU / T ≥0

Lygtį galima pertvarkyti, kad gautumėte šią lygtį.

TdS ≥dU (2 lygtis), todėl gali būti parašytas taip

dU - TdS ≤0

Aukščiau pateiktą išraišką galima supaprastinti vartojant terminą Helmholtz energy A, kuris gali būti apibūdinamas kaip,

A = U-TS

Iš aukščiau pateiktų lygčių galime išvesti spontaniškos reakcijos kriterijų, kai dA ≤0. Tai teigia, kad pastovios temperatūros ir tūrio pokyčiai sistemoje vyksta spontaniškai, jei dA ≤0. Taigi pokytis yra spontaniškas, kai jis atitinka Helmholtz energijos sumažėjimą. Todėl šios sistemos juda savaime, kad būtų mažesnė A vertė.

Gibbs laisvoji energija yra susijusi su pokyčiais, vykstančiais esant pastoviam slėgiui. Šilumos energijai perduodant esant pastoviam slėgiui, vyksta tik išsiplėtimo darbai; todėl mes modifikuojame ir užrašome 2 lygtį taip.

TdS ≥dH

Ši lygtis gali būti pertvarkyta, kad būtų galima pateikti dH-TdS≤0. Su terminu Gibbs free energy, G, šią lygtį galima užrašyti taip:,

G = H-TS

Esant pastoviai temperatūrai ir slėgiui, cheminės reakcijos vyksta spontaniškai link Gibbs'o laisvosios energijos mažėjimo kryptimi. Todėl dG ≤0

Kas yra standartinė nemokama energija?

Standartinė laisvoji energija yra laisvoji energija, apibrėžta standartinėmis sąlygomis. Standartinės sąlygos yra 298 K temperatūra; slėgis, 1 atm arba 101,3 kPa; ir visos tirpintos 1 M koncentracijos. Standartinė laisva energija žymima kaip „Go“.

Kuo skiriasi laisva energija nuo standartinės nemokamos energijos? • Chemijoje laisvoji energija yra vadinama Gibbs energija. Tai susiję su pokyčiais, vykstančiais esant pastoviam slėgiui. Standartinė laisvoji energija yra laisvoji energija, apibrėžta standartinėmis sąlygomis. • Todėl standartinė laisva energija suteikiama esant 298 K temperatūrai ir 1 atm slėgiui, tačiau laisvosios energijos vertė gali kisti priklausomai nuo temperatūros ir slėgio..