Free Energy vs Standard Free Energy
Ce este energia gratuită?
Cantitatea de muncă pe care o poate efectua un sistem termodinamic este cunoscută sub numele de energie liberă. Energia liberă poate fi descrisă folosind doi termeni, energie liberă Helmholtz și energie liberă Gibbs. În chimie, când folosim cuvântul „energie liberă”, înseamnă energie liberă Gibbs. În fizică, energia liberă se referă la energia liberă Helmholtz. Ambii termeni sunt descriși mai jos.
A doua lege a termodinamicii este legată de entropie și spune că „entropia universului crește într-un proces spontan”. Entropia este legată de cantitatea de căldură generată; aceasta este măsura în care energia a fost degradată. Dar, de fapt, cantitatea de tulburare suplimentară cauzată de o anumită cantitate de căldură q depinde de temperatură. Dacă este deja foarte cald, un pic de căldură în plus nu creează mult mai multă dezordine, dar dacă temperatura este foarte scăzută, aceeași cantitate de căldură va provoca o creștere dramatică a dezordinei. Prin urmare, este mai potrivit să scrieți, ds=dq/T
Pentru a analiza direcția schimbării, trebuie să luăm în considerare schimbările atât în sistem, cât și în împrejurimi. Următoarea inegalitate Clausius arată ce se întâmplă atunci când energia termică este transferată între sistem și mediul înconjurător. (Considerați că sistemul este în echilibru termic cu mediul înconjurător la temperatura T)
dS – dq/T ≥0.…………(1)
Dacă încălzirea se face la volum constant, putem scrie ecuația de mai sus (1) după cum urmează. Această ecuație exprimă criteriul ca o reacție spontană să aibă loc numai în termeni de funcții de stare.
dS – dU/T ≥0
Ecuația poate fi rearanjată pentru a obține următoarea ecuație.
TdS ≥dU (Ecuația 2) și, prin urmare, poate fi scris ca
dU – TdS ≤0
Expresia de mai sus poate fi simplificată prin utilizarea termenului de energie Helmholtz, A, care poate fi definit ca, A=U-TS
Din ecuațiile de mai sus, putem deriva un criteriu pentru o reacție spontană ca dA ≤0. Aceasta afirmă că, o modificare într-un sistem la temperatură și volum constant este spontană dacă dA ≤0. Deci schimbarea este spontană atunci când corespunde unei scăderi a energiei Helmholtz. Prin urmare, aceste sisteme se deplasează pe o cale spontană, pentru a da o valoare A mai mică.
Energia liberă Gibbs este legată de schimbările care au loc la presiune constantă. Când energia termică este transferată la presiune constantă, există doar lucru de expansiune; prin urmare, modificăm și scriem ecuația 2 după cum urmează.
TdS ≥dH
Această ecuație poate fi rearanjată pentru a da dH-TdS≤0. Cu termenul de energie liberă Gibbs, G, această ecuație poate fi scrisă ca, G=H-TS
La temperatură și presiune constante, reacțiile chimice sunt spontane în direcția scăderii energiei libere Gibbs. Prin urmare, dG ≤0
Ce este energia gratuită standard?
Energia liberă standard este energia liberă definită în condiții standard. Condițiile standard sunt temperatura, 298 K; presiune, 1 atm sau 101,3 kPa; și toate substanțele dizolvate la o concentrație de 1 M. Energia gratuită standard este desemnată Go.
Care este diferența dintre Free Energy și Standard Free Energy?
• În chimie, energia liberă se referă la energia liberă Gibbs. Este legat de schimbările care au loc la presiune constantă. Energia liberă standard este energia liberă definită în condiții standard.
• Prin urmare, energia liberă standard este dată la o temperatură de 298K și o presiune de 1 atm, dar valoarea energiei libere se poate modifica în funcție de temperatură și presiune.
