Verschil tussen vrije energie en standaard vrije energie
Vrije Energie tegen Standaard Vrije Energie
Wat is Vrije Energie?
De hoeveelheid werk die een thermodynamisch systeem kan uitvoeren, staat bekend als vrije energie. Vrije energie kan worden beschreven met twee termen, Helmholtz vrije energie en Gibbs vrije energie. In chemie, wanneer we het woord 'vrije energie' gebruiken, betekent dat Gibbs vrije energie. In de fysica verwijst vrije energie naar Helmholtz-vrije energie. Beide termen worden hieronder beschreven.
De tweede wet van de thermodynamica heeft betrekking op entropie, en het zegt, "de entropie van het universum neemt toe in een spontaan proces. "Entropie is gerelateerd aan de hoeveelheid warmte die wordt gegenereerd; dat is de mate waarin energie is afgebroken. Maar de hoeveelheid extra aandoening die door een bepaalde hoeveelheid hitte q wordt veroorzaakt, hangt af van de temperatuur. Als het al erg warm is, veroorzaakt een beetje extra warmte niet veel meer stoornis, maar als de temperatuur erg laag is, zal dezelfde hoeveelheid hitte een dramatische toename van de stoornis veroorzaken. Het is daarom beter om te schrijven,
ds = dq / T
Om de richting van de verandering te analyseren, moeten we veranderingen in zowel het systeem als de omgevingen overwegen. De volgende Clausius-ongelijkheid laat zien wat er gebeurt wanneer er warmte-energie wordt overgedragen tussen het systeem en de omgeving. (Beschouw het systeem in thermisch evenwicht met de omgeving bij temperatuur T)
dS - dq / T ≥0. … (1)
Als de verwarming met constant volume wordt uitgevoerd, kunnen we bovenstaande vergelijking (1) als volgt schrijven. Deze vergelijking geeft het criterium uit tot een spontane reactie alleen in termen van staatsfuncties plaatsvindt.
dS - dU / T ≥0
De vergelijking kan worden herschikt om de volgende vergelijking te krijgen.
TdS ≥DU (Equation 2), en daarom kan het worden geschreven als
dU - TdS ≤0
De bovenstaande uitdrukking kan worden vereenvoudigd door het gebruik van term Helmholtz energie A, die kan worden gedefinieerd als
A = U-TS
Uit de bovenstaande vergelijkingen kunnen we afleiden een criterium voor een spontane reactie als dA ≤0. Dit verklaart dat een verandering in een systeem bij constante temperatuur en volume spontaan is als dA ≤0. Dus verandering is spontaan wanneer het overeenstemt met een afname in de Helmholtz-energie. Daarom verplaatsen deze systemen op een spontaan pad, om een lagere A-waarde te geven.
Gibbs vrije energie is gerelateerd aan de veranderingen die zich voortduren bij constante druk. Wanneer warmte-energie wordt overgedragen bij constante druk, is er alleen expansiewerkzaamheden; daarom wijzig en schrijf de vergelijking 2 als volgt.
TdS ≥HH Deze vergelijking kan worden herrangschikt om
dH-TdS≤0 te geven. Met de term Gibbs vrije energie, G, kan deze vergelijking als G = H-TS
--3 ->
Bij constante temperatuur en druk zijn chemische reacties spontaan in de richting van dalende Gibbs vrije energie. Daarom, dG ≤0Wat is Standard Free Energy?
Standaard vrije energie is de vrije energie die wordt gedefinieerd bij standaard omstandigheden. De standaardomstandigheden zijn temperatuur, 298 K; druk, 1 atm of 101. 3 kPa; en alle opgeloste stoffen bij 1 M concentratie. Standaard gratis energie wordt aangeduid als Go.
Wat is het verschil tussen Free Energy en Standard Free Energy?
