Forskel mellem fri energi og standard fri energi

Fri energi vs Standard fri energi

Hvad er fri energi?

Mængden af ​​arbejde, som et termodynamisk system kan udføre, er kendt som fri energi. Fri energi kan beskrives ved hjælp af to termer, Helmholtz fri energi og Gibbs fri energi. I kemi, når vi bruger ordet "fri energi" betyder det Gibbs fri energi. I fysik refererer fri energi til Helmholtz fri energi. Begge udtryk er beskrevet nedenfor.

Termodynamikens anden lov er relateret til entropi, og det står, "universets entropi stiger i en spontan proces. "Entropi er relateret til mængden af ​​varme genereret; det er i hvilket omfang energi er blevet nedbrudt. Men faktisk afhænger mængden af ​​ekstra lidelse forårsaget af en given mængde varme q af temperaturen. Hvis det allerede er meget varmt, skaber lidt ekstra varme ikke meget mere lidelse, men hvis temperaturen er meget lav, vil samme mængde varme forårsage en dramatisk stigning i lidelsen. Det er derfor mere hensigtsmæssigt at skrive,

ds = dq / T

For at analysere ændringsretningen skal vi overveje ændringer i både system og omgivelserne. Den følgende Clausius-ulighed viser, hvad der sker, når varmeenergi overføres mellem systemet og omgivelserne. (Overvej, at systemet er i termisk ligevægt med omgivelserne ved temperatur T)

dS - dq / T ≥0. … (1)

Hvis opvarmning sker ved konstant volumen, kan vi skrive ovenstående ligning (1) som følger. Denne ligning udtrykker kriteriet for, at en spontan reaktion kun finder sted i form af statslige funktioner.

dS - dU / T> 0

Ligningen kan omarrangeres for at få den følgende ligning.

TdS ≥dU (Ligning 2), og derfor kan den skrives som

dU - TdS ≤0

Ovenstående udtryk kan forenkles ved brug af term Helmholtz energi A, som kan defineres som

A = U-TS

Fra ovenstående ligninger kan vi udlede et kriterium for en spontan reaktion som dA ≤0. Dette siger, at en ændring i et system ved konstant temperatur og volumen er spontan, hvis dA ≤0. Så ændring er spontan, når det svarer til et fald i Helmholtz-energien. Derfor bevæger disse systemer sig i en spontan vej for at give lavere A-værdi.

Gibbs fri energi er relateret til de ændringer, der sker ved konstant tryk. Når varmeenergien overføres ved konstant tryk, er der kun ekspansionsarbejde; Derfor ændrer og skriver vi ligningen 2 som følger.

TdS ≥dH

Denne ligning kan omarrangeres for at give dH-TdS≤0. Med udtrykket Gibbs fri energi, G, kan denne ligning skrives som

G = H-TS

--3 ->

Ved konstant temperatur og tryk er kemiske reaktioner spontane i retning af faldende Gibbs fri energi. Derfor dG ≤0

Hvad er Standard Free Energy?

Standard fri energi er den frie energi defineret ved standardbetingelser. Standardbetingelserne er temperatur, 298 K; tryk, 1 atm eller 101. 3 kPa; og alle opløste stoffer ved 1 M koncentration. Standard fri energi betegnes som Go.

Hvad er forskellen mellem fri energi og standard fri energi? • I kemi henvises der til fri energi til Gibbs frie energi. Det er relateret til ændringerne sker ved konstant tryk. Standard fri energi er den frie energi defineret ved standardbetingelser. • Derfor gives standard fri energi ved 298K temperatur og 1 atm tryk, men den frie energiværdi kan ændres afhængigt af temperatur og tryk.