Unterschied zwischen freier Energie und Standard freier Energie

Freie Energie gegen Standard freie Energie

Was ist freie Energie?

Die Arbeitenmenge, die ein thermodynamisches System ausführen kann, wird als freie Energie bezeichnet. Freie Energie kann mit zwei Begriffen beschrieben werden, Helmholtz freie Energie und Gibbs freie Energie. In der Chemie, wenn wir das Wort „freie Energie“ verwenden, bedeutet dies Gibbs freie Energie. In der Physik bezieht sich freie Energie auf Helmholtz -freie Energie. Beide Begriffe werden nachstehend beschrieben.

Das zweite Gesetz der Thermodynamik hängt mit der Entropie zusammen und sagt: „Die Entropie des Universums nimmt in einem spontanen Prozess zu.Entropie hängt mit der Menge der erzeugten Wärme zusammen; Dies ist das Ausmaß, in dem Energie verschlechtert wurde. Tatsächlich hängt die Menge an zusätzlicher Störung jedoch durch eine bestimmte Wärmemenge Q von der Temperatur ab. Wenn es bereits sehr heiß ist, führt ein bisschen zusätzliche Wärme nicht viel mehr Störung, aber wenn die Temperatur sehr niedrig ist, führt die gleiche Wärmemenge zu einer dramatischen Erhöhung der Störung. Es ist daher angemessener zu schreiben,

ds = dq/t

Um die Richtung des Wandels zu analysieren, müssen wir Änderungen sowohl im System als auch in der Umgebung berücksichtigen. Die folgende Clausius -Ungleichheit zeigt, was passiert, wenn Wärmeenergie zwischen dem System und der Umgebung übertragen wird. (Betrachten Sie das System im thermischen Gleichgewicht mit der Umgebung bei Temperatur t)

DS - DQ/T ≥0 .… (1) 

Wenn die Heizung mit konstantem Volumen durchgeführt wird, können wir die obige Gleichung (1) wie folgt schreiben. Diese Gleichung drückt das Kriterium für eine spontane Reaktion aus, die nur in Bezug auf Zustandsfunktionen stattfinden kann.

ds - du/t ≥0

Die Gleichung kann neu angeordnet werden, um die folgende Gleichung zu erhalten.

TDS ≥DU (Gleichung 2), und deshalb kann es geschrieben werden als

Du - tds ≤0

Der obige Ausdruck kann durch die Verwendung von Term Helmholtz Energy A vereinfacht werden, was definiert werden kann,

A = u-ts

Aus den oben genannten Gleichungen können wir ein Kriterium für eine spontane Reaktion als da ≤0 ableiten. Dies besagt, dass eine Änderung eines Systems bei konstanter Temperatur und Volumen spontan ist, wenn da ≤ 0 ist. Die Veränderung ist also spontan, wenn sie einer Abnahme der Helmholtz -Energie entspricht. Daher bewegen sich diese Systeme in einem spontanen Weg, um einen niedrigeren Wert zu erzielen.

Gibbs freie Energie hängt mit den Veränderungen bei konstantem Druck zusammen. Wenn die Wärmeenergie bei konstantem Druck übertragen wird, gibt es nur Expansionsarbeiten; Daher ändern und schreiben wir die Gleichung 2 wie folgt.

TDS ≥DH

Diese Gleichung kann neu angeordnet werden, um zu geben dh-tds ≤ 0. Mit dem Begriff gibbs freie Energie, G, kann diese Gleichung geschrieben werden,

G = h-ts

Bei konstanter Temperatur und Druck sind chemische Reaktionen spontan in Richtung abnehmender freier freier Energie. Daher dg ≤0

Was ist Standard freie Energie?

Standardfreie Energie ist die freie Energie, die unter Standardbedingungen definiert ist. Die Standardbedingungen sind Temperatur 298 K; Druck, 1 atm oder 101.3 kPa; und alle gelösten Stoffe bei 1 m Konzentration. Standardfreie Energie wird als Go bezeichnet.