Ključna razlika - besplatna energija protiv entalpije
Slobodna energija i entalpija dva su termodinamička izraza koja se koriste za objašnjavanje odnosa između toplinske energije i kemijskih reakcija koje se javljaju u termodinamičkom sustavu. Besplatna energija ili termodinamička slobodna energija količina je koju termodinamički sustav može obaviti. Drugim riječima, slobodna energija je količina energije koja je na raspolaganju u tom termodinamičkom sustavu za obavljanje termodinamičkog rada. S druge strane, entalpija je termodinamička veličina koja predstavlja ukupan sadržaj energije u termodinamičkom sustavu. Ključna razlika između slobodne energije i entalpije je u tome što slobodna energija daje ukupnu energiju dostupnu za obavljanje termodinamičkog rada, dok entalpija daje ukupnu energiju termodinamičkog sustava koji se može pretvoriti u toplinu.
SADRŽAJ
1. Pregled i ključna razlika
2. Što je slobodna energija
3. Što je entalpija
4. Odnos između slobodne energije i entalpije
5. Usporedna usporedba - Slobodna energija protiv entalpije u tabličnom obliku
6. Sažetak
Što je besplatna energija?
Besplatna energija je količina energije dostupna termodinamičkom sustavu za obavljanje termodinamičkog rada. Slobodna energija ima dimenzije energije. Vrijednost slobodne energije termodinamičkog sustava određuje se trenutnim stanjem sustava; ne po svojoj povijesti. Dvije su glavne vrste slobodne energije o kojima se često raspravlja u termodinamici; Besplatna energija Helmholtza i Gibbsova besplatna energija.
Slobodna energija Helmholtza
Slobodna Helmholtzova energija je energija koja je dostupna u zatvorenom termodinamičkom sustavu za obavljanje termodinamičkih poslova pri konstantnoj temperaturi i volumenu. Dakle, negativna vrijednost Helmholtzove energije ukazuje na maksimalan rad koji termodinamički sustav može izvršiti držanjem konstante volumena. Da bi se volumen održao konstantnim, dio ukupnog termodinamičkog rada obavlja se kao granični rad (da bi se granica sustava zadržala kakva jest). Jednadžba Helmholtzove energije data je u nastavku.
A = U - TS
Gdje je A Helmholtzova slobodna energija, U je unutarnja energija, T je temperatura, koja je konstanta, a S je entropija sustava. Entropija je termodinamička veličina koja predstavlja nedostupnost toplinske energije sustava za pretvaranje u mehanički rad.
Slika 01: Hermann von Helmholtz prvi je predložio koncept Helmholtzove besplatne energije
Gibbsova besplatna energija:
Gibbs oslobađa energiju energiju koja je dostupna u zatvorenom termodinamičkom sustavu za obavljanje termodinamičkih poslova pri konstantnoj temperaturi i tlaku. Glasnoća sustava može varirati. Slobodna energija označena je s G. Jednadžba Gibbsove slobodne energije dana je u nastavku.
G = H - TS
U gornjoj jednadžbi G je Gibbsova slobodna energija, H entalpija sustava, Y temperatura, koja je konstanta, a S entropija sustava.
Što je entalpija?
Entalpija sustava je termodinamička veličina jednaka ukupnom sadržaju topline sustava. Jednako je unutarnjoj energiji sustava plus umnošku tlaka i volumena. Stoga je to termodinamičko svojstvo sustava. Jednadžba entalpije data je u nastavku.
H = U + PV
U skladu s tim, H je entalpija sustava, U je unutarnja energija sustava, P je tlak, a V volumen. Entalpija sustava pokazatelj je sposobnosti tog sustava da oslobađa toplinu (za obavljanje nemehaničkih poslova). Entalpija je označena simbolom H.
Utvrđivanje entalpije sustava omogućuje nam naznačiti je li kemijska reakcija egzotermna ili endotermna. Promjena entalpije sustava može se koristiti za određivanje vrućine reakcija i također za predviđanje je li kemijska reakcija spontana ili nespontana.
Kakav je odnos između slobodne energije i entalpije?
Gibbsova slobodna energija i entalpija povezani su kroz sljedeću jednadžbu.
G = H - TS
U gornjoj jednadžbi G je Gibbsova slobodna energija, H entalpija sustava, Y temperatura, koja je konstanta, a S entropija sustava. I G i H imaju iste mjerne jedinice.
Koja je razlika između slobodne energije i entalpije?
Slobodna energija vs entalpija |
|
| Besplatna energija je količina energije dostupna termodinamičkom sustavu za obavljanje termodinamičkog rada. | Entalpija sustava je termodinamička veličina jednaka ukupnom sadržaju topline sustava. |
| Koncept | |
| Besplatna energija daje ukupnu energiju dostupnu za obavljanje termodinamičkog rada. | Entalpija daje ukupnu energiju sustava koji se može pretvoriti u toplinu. |
| Pretvorba | |
| Besplatna energija daje energiju koja se može pretvoriti u mehanički rad sustava. | Entalpija daje energiju koja se može pretvoriti u ne-mehanički rad sustava. |
Sažetak - Slobodna energija vs entalpija
Slobodna energija i entalpija termodinamičkog sustava predstavljaju energiju koja je dostupna u sustavu. Ključna razlika između slobodne energije i entalpije je u tome što slobodna energija daje ukupnu energiju dostupnu za obavljanje termodinamičkog rada, dok entalpija daje ukupnu energiju sustava koji se može pretvoriti u toplinu.
