Різниця між вільною енергією та стандартною безкоштовною енергією

Безкоштовна енергія проти стандартної безкоштовної енергії

Що таке Безкоштовна енергія?

Обсяг роботи, яку може виконувати термодинамічна система, відомий як вільна енергія. Вільну енергію можна описати за допомогою двох термінів, вільної енергії Гельмгольца та вільної енергії Гіббса. У хімії, коли ми використовуємо слово "вільна енергія", це означає, що Гіббс вільна енергія. У фізиці вільна енергія відноситься до вільної енергії Гельмгольца. Обидва терміни описані нижче.

Другий закон термодинаміки пов'язаний з ентропією, і він говорить: «ентропія Всесвіту зростає в стихійному процесі». Ентропія пов'язана з кількістю виробленого тепла; це ступінь деградації енергії. Але насправді кількість зайвих розладів, викликаних заданою кількістю тепла q, залежить від температури. Якщо вже дуже жарко, трохи зайвого тепла не створює набагато більше розладів, але якщо температура дуже низька, така ж кількість тепла спричинить різке збільшення розладу. Тому правильніше писати,

ds = dq / T

Щоб проаналізувати напрямок змін, ми повинні розглянути зміни як в системі, так і в оточуючих. Наступна нерівність Клаузія показує, що відбувається при передачі теплової енергії між системою та оточуючими. (Розглянемо, що система знаходиться в тепловій рівновазі з навколишніми при температурі T)

dS - dq / T ≥0.… (1) 

Якщо нагрівання проводиться з постійним об'ємом, ми можемо написати вищенаведене рівняння (1) наступним чином. Це рівняння виражає критерій виникнення спонтанної реакції лише з точки зору функцій держави.

dS - dU / T ≥0

Рівняння можна переставити, щоб отримати наступне рівняння.

TdS ≥dU (рівняння 2), і тому його можна записати як

dU - TdS ≤0

Вищенаведене вираз можна спростити за допомогою використання терміна Гельмгольцова енергія А, який можна визначити як,

A = U-TS

З наведених рівнянь ми можемо отримати критерій спонтанної реакції як dA ≤0. Це говорить про те, що зміна системи при постійній температурі та об'ємі є спонтанною, якщо dA ≤0. Отже зміна є мимовільною, коли відповідає зменшенню енергії Гельмгольца. Тому ці системи рухаються спонтанно, щоб надати меншу величину А.

Вільна енергія Гіббса пов'язана зі змінами, що відбуваються при постійному тиску. Коли теплова енергія передається при постійному тиску, відбувається лише робота з розширення; тому ми видозмінюємо і записуємо рівняння 2 наступним чином.

TdS ≥dH

Це рівняння можна переставити, щоб дати dH-TdS≤0. З терміном вільної енергії Гіббса, G, це рівняння можна записати як,

G = H-TS

При постійній температурі та тиску хімічні реакції стихійні у напрямку зменшення вільної енергії Гіббса. Тому dG ≤0

Що таке стандартна безкоштовна енергія?

Стандартна вільна енергія - це вільна енергія, визначена в стандартних умовах. Стандартні умови - температура, 298 К; тиск, 1 атм або 101,3 кПа; і всі розчинники в концентрації 1 М. Стандартну вільну енергію позначають як Go.

Яка різниця між вільною енергією та стандартною безкоштовною енергією? • У хімії вільну енергію називають вільною енергією Гіббса. Це пов'язано зі змінами, що відбуваються при постійному тиску. Стандартна вільна енергія - це вільна енергія, визначена в стандартних умовах. • Отже, стандартна вільна енергія задається при температурі 298 К та тиску 1 атм, але значення вільної енергії може змінюватися залежно від температури та тиску.