Diferența cheie – Energie liberă vs Entalpie
Energia liberă și entalpia sunt doi termeni termodinamici folosiți pentru a explica relația dintre energia termică și reacțiile chimice care apar într-un sistem termodinamic. Energia liberă sau energia liberă termodinamică este cantitatea de muncă pe care o poate efectua un sistem termodinamic. Cu alte cuvinte, energia liberă este cantitatea de energie disponibilă în acel sistem termodinamic pentru a efectua lucrări termodinamice. Entalpia, pe de altă parte, este o mărime termodinamică care reprezintă conținutul total de energie dintr-un sistem termodinamic. Diferența cheie dintre energia liberă și entalpie este că energia liberă oferă energia totală disponibilă pentru a efectua lucrări termodinamice, în timp ce entalpia oferă energia totală a unui sistem termodinamic care poate fi convertită în căldură.
Ce este energia gratuită?
Energia liberă este cantitatea de energie disponibilă pentru ca un sistem termodinamic să efectueze lucrări termodinamice. Energia liberă are dimensiunile energiei. Valoarea energiei libere a unui sistem termodinamic este determinată de starea actuală a sistemului; nu prin istoria sa. Există două tipuri principale de energie liberă adesea discutate în termodinamică; Energie liberă Helmholtz și energie liberă Gibbs.
Helmholtz Free Energy
Energia liberă Helmholtz este energia disponibilă într-un sistem închis, termodinamic, pentru a efectua lucrări termodinamice la temperatură și volum constant. Prin urmare, valoarea negativă a energiei Helmholtz indică munca maximă pe care o poate efectua un sistem termodinamic menținând volumul constant. Pentru a menține volumul constant, o parte din munca termodinamică totală se face ca lucru limită (pentru a menține limita sistemului așa cum este). Ecuația energiei Helmholtz este dată mai jos.
A=U – TS
Unde A este energia liberă Helmholtz, U este energia internă, T este o temperatură, care este o constantă și S este entropia sistemului. Entropia este o mărime termodinamică care reprezintă indisponibilitatea energiei termice a unui sistem pentru conversia în lucru mecanic.
Figura 01: Hermann von Helmholtz a fost primul care a propus conceptul de energie liberă Helmholtz
Gibbs Free Energy:
Energia liberă Gibbs este energia disponibilă într-un sistem termodinamic închis pentru a efectua lucrări termodinamice la temperatură și presiune constante. Volumul sistemului poate varia. Energia liberă se notează cu G. Ecuația energiei libere Gibbs este dată mai jos.
G=H – TS
În ecuația de mai sus, G este energia liberă a lui Gibbs, H este entalpia sistemului, Y este temperatura, care este o constantă și S este entropia sistemului.
Ce este entalpia?
Entalpia unui sistem este o mărime termodinamică echivalentă cu conținutul total de căldură al unui sistem. Este egal cu energia internă a sistemului plus produsul dintre presiune și volum. Prin urmare, este o proprietate termodinamică a unui sistem. Ecuația entalpiei este prezentată mai jos.
H=U + PV
În consecință, H este entalpia sistemului, U este energia internă a sistemului, P este presiunea și V este volumul. Entalpia unui sistem este indicația capacității acelui sistem de a elibera căldură (de a efectua lucrări nemecanice). Entalpia este notată cu simbolul H.
Determinarea entalpiei unui sistem ne permite să indicăm dacă o reacție chimică este exotermă sau endotermă. Modificarea entalpiei unui sistem poate fi folosită pentru a determina căldura reacțiilor și, de asemenea, pentru a prezice dacă o reacție chimică este spontană sau nespontană.
Care este relația dintre energia liberă și entalpie?
Energia liberă și entalpia Gibbs sunt legate prin următoarea ecuație.
G=H – TS
În ecuația de mai sus, G este energia liberă a lui Gibbs, H este entalpia sistemului, Y este temperatura, care este o constantă și S este entropia sistemului. Atât G, cât și H au aceleași unități de măsură.
Care este diferența dintre energia liberă și entalpie?
Energie liberă vs entalpie |
|
| Energia liberă este cantitatea de energie disponibilă pentru un sistem termodinamic pentru a efectua lucrări termodinamice. | Entalpia unui sistem este o mărime termodinamică echivalentă cu conținutul total de căldură al unui sistem. |
| Concept | |
| Energia liberă oferă energia totală disponibilă pentru a efectua lucrări termodinamice. | Entalpia oferă energia totală a unui sistem care poate fi transformată în căldură. |
| Conversie | |
| Energia liberă oferă energia care poate fi convertită în lucru mecanic al sistemului. | Entalpia oferă energia care poate fi convertită în lucru nemecanic al sistemului. |
Rezumat – Energie gratuită vs entalpie
Energia liberă și entalpia unui sistem termodinamic reprezintă energia disponibilă într-un sistem. Diferența cheie dintre energia liberă și entalpie este că energia liberă oferă energia totală disponibilă pentru a efectua lucrări termodinamice, în timp ce entalpia oferă energia totală a unui sistem care poate fi transformată în căldură.
