Unterschied zwischen Gibbs freie Energie und Helmholtz -freier Energie

Gibbs freie Energie gegen Helmholtz freie Energie

Einige Dinge passieren spontan, andere nicht. Die Richtung der Änderung wird durch die Energieverteilung bestimmt. In spontaner Veränderung tendieren die Dinge zu einem Zustand, in dem die Energie chaotisch mehr verteilt ist. Eine Veränderung ist spontan, wenn sie zu größerer Zufälligkeit und Chaos im gesamten Universum führt. Der Grad des Chaos, die Zufälligkeit oder die Verteilung von Energie wird durch eine Zustandsfunktion gemessen, die als Entropie bezeichnet wird. 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, die durch eine bestimmte Wärme -Q -Menge verursacht wird, von der Temperatur ab. Wenn es bereits extrem heiß ist, führt ein bisschen zusätzliche Wärme nicht viel mehr Störung, aber wenn die Temperatur extrem niedrig ist, führt die gleiche Wärmemenge zu einer dramatischen Erhöhung der Störung. Daher ist es 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)

Helmholtz freie Energie

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); Daher kann es geschrieben werden als Du - tds ≤ 0

Der obige Ausdruck kann durch die Verwendung des Begriffs Helmholtz Energy 'a' vereinfacht werden, der definiert werden kann,

A = u - ts

Aus den obigen 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

Wir interessieren uns für freie Energie von Gibbs als die freie Energie der Helmholtz in unserer Laborchemie. Gibbs freie Energie hängt mit den Veränderungen bei konstantem Druck zusammen. Wenn die Wärmeenergie bei konstantem Druck übertragen wird, gibt es nur Expansionsarbeiten; Daher können wir die Gleichung (2) wie folgt ändern und neu schreiben.

Tds ≥ dh

Diese Gleichung kann neu angeordnet werden, um DH -TDs ≤ 0 zu ergeben. Mit dem Begriff Gibbs Free Energy '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.