Sự khác biệt giữa năng lượng tự do và năng lượng tiêu chuẩn miễn phí

Năng lượng miễn phí và Năng lượng miễn phí Tiêu chuẩn

Năng lượng tự do là gì?

Lượng công việc mà một hệ thống nhiệt động lực có thể thực hiện được gọi là năng lượng tự do. Năng lượng tự do có thể được mô tả bằng cách sử dụng hai thuật ngữ, năng lượng tự do Helmholtz và năng lượng tự do Gibbs. Trong hóa học, khi chúng ta sử dụng từ "năng lượng tự do" có nghĩa là năng lượng Gibbs miễn phí. Trong vật lý, năng lượng tự do đề cập đến năng lượng tự do Helmholtz. Cả hai thuật ngữ được mô tả dưới đây.

Định luật thứ hai của nhiệt động lực học liên quan đến entropy, và nó nói, "entropy của vũ trụ tăng lên trong một quá trình tự phát. "Entropy liên quan đến lượng nhiệt sinh ra; đó là mức độ mà năng lượng đã bị xuống cấp. Tuy nhiên, trên thực tế, số lượng rối loạn tăng thêm gây ra bởi một lượng nhiệt nhất định phụ thuộc vào nhiệt độ. Nếu nó đã trở nên rất nóng, một chút nhiệt không tạo ra nhiều rối loạn hơn, nhưng nếu nhiệt độ rất thấp, cùng một lượng nhiệt sẽ gây ra một sự gia tăng đáng kể trong rối loạn. Do đó, phù hợp hơn để viết,

ds = dq / T

Để phân tích hướng thay đổi, chúng ta phải xem xét những thay đổi trong cả hệ thống và môi trường xung quanh. Sự bất bình đẳng Clausius sau đây cho thấy điều gì xảy ra khi nhiệt năng được truyền giữa hệ thống và môi trường xung quanh. (Xem xét hệ thống ở trạng thái cân bằng nhiệt với xung quanh ở nhiệt độ T)

dS - dq / T ≥0. … (1)

Nếu việc gia nhiệt được thực hiện ở thể tích không đổi, ta có thể viết phương trình trên (1) như sau. Phương trình này thể hiện các tiêu chí cho một phản ứng tự phát diễn ra chỉ trong các chức năng của nhà nước.

dS - dU / T ≥0

Phương trình có thể được sắp xếp lại để có được phương trình sau:

TdS ≥dU (Equation 2), và do đó có thể viết là dU - TdS ≤0

Các biểu thức trên có thể được đơn giản hóa bằng cách sử dụng năng lượng Helmholtz thời gian, A có thể được định nghĩa là, <= A = U-TS

Từ các phương trình trên chúng ta có thể rút ra được một tiêu chí cho một phản ứng tự phát như dA ≤ 0. Điều này nói rằng, một sự thay đổi trong một hệ thống ở nhiệt độ và thể tích không đổi là tự phát nếu dA ≤ 0. Vì vậy, thay đổi là tự phát khi nó tương ứng với sự giảm năng lượng Helmholtz. Vì vậy, các hệ thống này di chuyển trong một con đường tự phát, để cung cấp cho thấp hơn giá trị A.

Năng lượng tự do Gibbs có liên quan với những thay đổi xảy ra ở áp suất không đổi. Khi nhiệt năng được truyền tải ở áp suất không đổi, chỉ có công năng giãn nở; do đó, chúng ta sửa đổi và viết phương trình 2 như sau.

TdS ≥dH

Phương trình này có thể được sắp xếp lại để cho

dH-TdS≤0

. Với thuật ngữ năng lượng tự do Gibbs, G, phương trình này có thể được viết như,

G = H-TS - Ở nhiệt độ và áp suất không đổi, các phản ứng hóa học tự phát theo hướng giảm lượng năng lượng tự do Gibbs. Do đó, dG ≤0 Tiêu chuẩn năng lượng miễn phí là gì?

Năng lượng tiêu chuẩn miễn phí là năng lượng tự do được định nghĩa ở điều kiện tiêu chuẩn. Các điều kiện tiêu chuẩn là nhiệt độ, 298 K; áp suất, 1 atm hoặc 101. 3 kPa; và tất cả các chất tan ở nồng độ 1M. Năng lượng tiêu chuẩn miễn phí được biểu thị là Go.

Sự khác nhau giữa Năng lượng miễn phí và Năng lượng miễn phí Tiêu chuẩn là gì?

Trong hóa học, năng lượng tự do được gọi là năng lượng tự do Gibbs. Nó liên quan đến những thay đổi xảy ra ở áp suất không đổi. Năng lượng tiêu chuẩn miễn phí là năng lượng tự do được xác định ở điều kiện tiêu chuẩn.

• Do đó năng lượng tự do tiêu chuẩn được cho ở nhiệt độ 298K và áp suất 1mA, nhưng giá trị năng lượng tự do có thể thay đổi tùy thuộc vào nhiệt độ và áp suất.