Rozdíl mezi volnou energií a standardní volnou energií

Zdarma energie vs standardní zdarma energie

Co je bezplatná energie?

Množství práce, kterou může termodynamický systém provádět, se nazývá volná energie. Volnou energii lze popsat pomocí dvou termínů, Helmholtzovy volné energie a Gibbsovy volné energie. V chemii používáme slovo „volná energie“, což znamená Gibbsovu volnou energii. Ve fyzice se volná energie vztahuje na Helmholtzovu volnou energii. Oba termíny jsou popsány níže.

Druhý termodynamický zákon souvisí s entropií a říká: „entropie vesmíru se zvyšuje spontánním procesem.“ Entropie souvisí s množstvím generovaného tepla; to je rozsah, ve kterém byla energie degradována. Ve skutečnosti však množství další poruchy způsobené daným množstvím tepla q závisí na teplotě. Pokud je již velmi horké, trochu dalšího tepla nevytváří mnohem větší poruchu, ale pokud je teplota velmi nízká, stejné množství tepla způsobí dramatický nárůst poruchy. Je proto vhodnější psát,

ds = dq / T

Abychom mohli analyzovat směr změn, musíme vzít v úvahu změny v systému i v jeho okolí. Následující Clausiova nerovnost ukazuje, co se stane, když se tepelná energie přenáší mezi systémem a okolím. (Uvědomte si, že systém je v tepelné rovnováze s okolím při teplotě T)

dS - dq / T ≥0.… (1) 

Pokud se zahřívání provádí při konstantním objemu, můžeme výše uvedenou rovnici (1) zapsat následovně. Tato rovnice vyjadřuje kritérium pro spontánní reakci, která se má uskutečnit pouze z hlediska státních funkcí.

dS - dU / T ≥0

Rovnice může být uspořádána tak, aby získala následující rovnici.

TdS ≥dU (rovnice 2), a proto jej lze napsat jako

dU - TdS ≤0

Výše uvedený výraz může být zjednodušen použitím termínu Helmholtzova energie, A, která může být definována jako,

A = U-TS

Z výše uvedených rovnic můžeme odvodit kritérium pro spontánní reakci jako dA ≤0. To znamená, že změna v systému při konstantní teplotě a objemu je spontánní, pokud dA ≤0. Takže změna je spontánní, když odpovídá snížení Helmholtzovy energie. Proto se tyto systémy pohybují spontánně a dávají nižší hodnotu A..

Gibbsova volná energie souvisí se změnami, ke kterým dochází při konstantním tlaku. Když je tepelná energie přenášena při konstantním tlaku, dochází pouze k expanzím; proto upravíme a zapíšeme rovnici 2 následovně.

TdS ≥dH

Tato rovnice může být uspořádána tak, aby dala dH-TdS≤0. Pod pojmem Gibbsova volná energie G lze tuto rovnici psát jako,

G = H-TS

Při konstantní teplotě a tlaku jsou chemické reakce spontánní ve směru snižování Gibbsovy volné energie. Proto dG ≤0

Co je standardní bezplatná energie?

Standardní volná energie je volná energie definovaná za standardních podmínek. Standardní podmínky jsou teplota 298 K; tlak, 1 atm nebo 101,3 kPa; a všechny rozpuštěné látky při 1 M koncentraci. Standardní volná energie se označuje jako Go.

Jaký je rozdíl mezi volnou energií a standardní volnou energií?? • V chemii se volná energie označuje jako Gibbsova volná energie. Souvisí to se změnami, ke kterým dochází při konstantním tlaku. Standardní volná energie je volná energie definovaná za standardních podmínek. • Standardní volná energie je proto dána při teplotě 298 K a tlaku 1 atm, ale hodnota volné energie se může měnit v závislosti na teplotě a tlaku.