Razlika između besplatne energije i standardne besplatne energije

Besplatna energija vs standardna besplatna energija

Što je Slobodna energija?

Količina rada koju termodinamički sustav može obaviti poznata je kao besplatna energija. Slobodna energija može se opisati pomoću dva termina, besplatna energija Helmholtza i slobodna energija Gibbs. U kemiji, kada koristimo riječ "besplatna energija", to znači da je Gibbs slobodna energija. U fizici se slobodna energija odnosi na hemholtz slobodnu energiju. Oba su termina opisana u nastavku.

Drugi zakon termodinamike povezan je s entropijom i kaže, "entropija svemira raste u spontanom procesu." Entropija je povezana s količinom proizvedene topline; to je stupanj u kojem je energija degradirana. Ali, u stvari, količina dodatnog poremećaja izazvanog određenom količinom topline q ovisi o temperaturi. Ako je već jako vruće, malo dodatne topline ne stvara mnogo više poremećaja, ali ako je temperatura vrlo niska, ista količina topline izazvat će dramatičan porast nereda. Stoga je primjerenije pisati,

ds = dq / T

Da bismo analizirali smjer promjena, moramo razmotriti promjene i u sustavu i u okruženju. Sljedeća Klausijeva nejednakost pokazuje što se događa pri prenosu toplinske energije između sustava i okoline. (Uzmite u obzir da je sustav u toplinskoj ravnoteži s okolinom na temperaturi T)

dS - dq / T ≥0.… (1) 

Ako se zagrijavanje vrši konstantnom volumenom, gornju jednadžbu (1) možemo napisati na sljedeći način. Ova jednadžba izražava kriterij spontane reakcije samo u smislu državnih funkcija.

dS - dU / T ≥0

Jednadžba se može preurediti da bi dobila sljedeću jednadžbu.

TdS ≥dU (jednadžba 2), i zato se može zapisati kao

dU - TdS ≤0

Gornji izraz može se pojednostaviti upotrebom termina Helmholtz energije A, koji se može definirati kao,

A = U-TS

Iz gornjih jednadžbi možemo dobiti kriterij za spontanu reakciju kao dA ≤0. Ovo kaže da je promjena sustava u konstantnoj temperaturi i volumenu spontana ako je dA ≤0. Stoga je promjena spontana kad odgovara smanjenju Helmholtz energije. Stoga se ovi sustavi kreću spontano, da bi dobili nižu vrijednost A.

Gibbsova energija povezana je s promjenama koje se događaju pod stalnim pritiskom. Kada se toplinska energija prenosi pod konstantnim tlakom, postoji samo rad ekspanzije; stoga jednadžbu 2 modificiramo i pišemo na sljedeći način.

TdS ≥dH

Ova se jednadžba može preurediti tako da daje dH-TdS≤0. Izrazom Gibbsova slobodna energija G, ova se jednadžba može napisati kao,

G = H-TS

Pri stalnoj temperaturi i tlaku, kemijske reakcije su spontane u smjeru smanjenja Gibbsove slobodne energije. Stoga je dG ≤0

Što je standardna besplatna energija?

Standardna besplatna energija je besplatna energija definirana u standardnim uvjetima. Standardni uvjeti su temperatura, 298 K; tlak, 1 atm ili 101,3 kPa; i sva otapala u koncentraciji od 1 M. Standardna besplatna energija označena je s Go.

Koja je razlika između besplatne energije i standardne besplatne energije? • U kemiji se slobodna energija naziva Gibbsova slobodna energija. Povezana je s promjenama koje se događaju pod stalnim pritiskom. Standardna besplatna energija je besplatna energija definirana u standardnim uvjetima. • Stoga se standardna besplatna energija daje pri temperaturi od 298K i tlaku 1 atm, ali vrijednost slobodne energije može se mijenjati ovisno o temperaturi i tlaku.