Energie gratuită vs Energie gratuită standard
Ce este energia liberă?
Cantitatea de muncă pe care o poate efectua un sistem termodinamic este cunoscută sub numele de energie liberă. Energia liberă poate fi descrisă folosind doi termeni, energie liberă Helmholtz și energie liberă Gibbs. În chimie, când folosim cuvântul „energie liberă”, aceasta înseamnă energie liberă a lui Gibbs. În fizică, energia liberă se referă la energia liberă Helmholtz. Ambii termeni sunt descriși mai jos.
A doua lege a termodinamicii este legată de entropie și spune că „entropia universului crește într-un proces spontan”. Entropia este legată de cantitatea de căldură generată; aceasta este măsura în care energia a fost degradată. Dar, de fapt, cantitatea de tulburări suplimentare cauzate de o anumită cantitate de căldură q depinde de temperatură. Dacă este deja foarte cald, un pic de căldură suplimentară nu creează mult mai multă tulburare, dar dacă temperatura este foarte scăzută, aceeași cantitate de căldură va provoca o creștere dramatică a tulburării. Prin urmare, este mai potrivit să scrieți,
ds = dq / T
Pentru a analiza direcția schimbării, trebuie să luăm în considerare schimbările atât în sistem, cât și în mediul înconjurător. Următoarea inegalitate a lui Clausius arată ce se întâmplă atunci când energia termică este transferată între sistem și împrejurimi. (Luați în considerare sistemul este în echilibru termic cu mediul înconjurător la temperatura T)
dS - dq / T ≥0. ………… (1)
Dacă încălzirea se face la volum constant, putem scrie ecuația de mai sus (1) după cum urmează. Această ecuație exprimă criteriul pentru ca o reacție spontană să aibă loc numai în funcție de funcțiile de stare.
dS - dU / T ≥0
Ecuația poate fi rearanjată pentru a obține următoarea ecuație.
TdS ≥dU (ecuația 2) și, prin urmare, poate fi scris ca
dU - TdS ≤0
Expresia de mai sus poate fi simplificată prin utilizarea termenului de energie Helmholtz, A, care poate fi definit ca,
A = U-TS
Din ecuațiile de mai sus, putem obține un criteriu pentru o reacție spontană ca dA ≤0. Aceasta afirmă că o schimbare a unui sistem la temperatură și volum constante este spontană dacă dA ≤0. Deci schimbarea este spontană atunci când corespunde unei scăderi a energiei Helmholtz. Prin urmare, aceste sisteme se mișcă pe o cale spontană, pentru a da o valoare A mai mică.
Energia liberă Gibbs este legată de schimbările care au loc la presiune constantă. Când energia termică este transferată la presiune constantă, există doar lucrări de expansiune; prin urmare, modificăm și scriem ecuația 2 după cum urmează.
TdS ≥dH
Această ecuație poate fi rearanjată pentru a da dH-TdS≤0. Cu termenul de energie liberă Gibbs, G, această ecuație poate fi scrisă ca, G = H-TS
La temperatura și presiunea constante, reacțiile chimice sunt spontane în direcția scăderii energiei libere Gibbs. Prin urmare, dG ≤0
Ce este energia gratuită standard?
Energia liberă standard este energia liberă definită în condiții standard. Condițiile standard sunt temperatura, 298 K; presiune, 1 atm sau 101,3 kPa; și toate substanțele dizolvate la concentrația de 1 M. Energia liberă standard este denumită Go.
Care este diferența dintre energia gratuită și energia gratuită standard?
• În chimie, energia liberă se referă la energia liberă a lui Gibbs. Este legat de schimbările care au loc la presiune constantă. Energia liberă standard este energia liberă definită în condiții standard.
• Prin urmare, energia gratuită standard este dată la temperatura de 298K și presiunea de 1 atm, dar valoarea energiei libere se poate modifica în funcție de temperatură și presiune.
