Różnica między darmową energią a standardową darmową energią

Darmowa energia kontra standardowa darmowa energia

Czym jest darmowa energia?

Ilość pracy, jaką może wykonać system termodynamiczny, jest znana jako energia swobodna. Wolną energię można opisać za pomocą dwóch terminów, darmowej energii Helmholtza i darmowej energii Gibbsa. W chemii, kiedy używamy słowa „energia swobodna”, oznacza to energię swobodną Gibbsa. W fizyce energia swobodna odnosi się do energii swobodnej Helmholtza. Oba warunki opisano poniżej.

Drugie prawo termodynamiki związane jest z entropią i mówi: „entropia wszechświata wzrasta w procesie spontanicznym”. Entropia jest związana z ilością wytwarzanego ciepła; taki jest stopień degradacji energii. Ale w rzeczywistości ilość dodatkowego zaburzenia powodowanego przez daną ilość ciepła q zależy od temperatury. Jeśli jest już bardzo gorąco, odrobina dodatkowego ciepła nie powoduje znacznie więcej nieporządku, ale jeśli temperatura jest bardzo niska, taka sama ilość ciepła spowoduje gwałtowny wzrost nieporządku. Dlatego bardziej właściwe jest pisanie,

ds = dq / T

Aby przeanalizować kierunek zmian, musimy wziąć pod uwagę zmiany zarówno w systemie, jak i otoczeniu. Poniższa nierówność Clausiusa pokazuje, co dzieje się, gdy energia cieplna jest przenoszona między układem a otoczeniem. (Weź pod uwagę, że układ znajduje się w równowadze termicznej z otoczeniem w temperaturze T)

dS - dq / T ≥0.… (1) 

Jeśli ogrzewanie odbywa się przy stałej objętości, możemy zapisać powyższe równanie (1) w następujący sposób. To równanie wyraża kryterium spontanicznej reakcji, która zachodzi wyłącznie w odniesieniu do funkcji stanu.

dS - dU / T ≥0

Równanie można zmienić, aby uzyskać następujące równanie.

TdS ≥dU (równanie 2), i dlatego można to zapisać jako

dU - TdS ≤0

Powyższe wyrażenie można uprościć, używając terminu energia Helmholtza, A, którą można zdefiniować jako,

A = U-TS

Z powyższych równań możemy wyprowadzić kryterium spontanicznej reakcji jako dA ≤0. Oznacza to, że zmiana w układzie o stałej temperaturze i objętości jest spontaniczna, jeśli dA ≤0. Tak więc zmiana jest spontaniczna, gdy odpowiada spadkowi energii Helmholtza. Dlatego układy te poruszają się spontanicznie, dając niższą wartość A..

Energia swobodna Gibbsa związana jest ze zmianami zachodzącymi pod stałym ciśnieniem. Gdy energia cieplna jest przenoszona pod stałym ciśnieniem, następuje jedynie praca rozprężna; dlatego modyfikujemy i zapisujemy równanie 2 w następujący sposób.

TdS ≥dH

To równanie można zmienić, aby dać dH-TdS ≤0. Za pomocą terminu Gibbs free energy, G, równanie to można zapisać jako,

G = H-TS

Przy stałej temperaturze i ciśnieniu reakcje chemiczne przebiegają spontanicznie w kierunku malejącej energii swobodnej Gibbsa. Dlatego dG ≤0

Co to jest standardowa bezpłatna energia?

Standardowa energia swobodna to energia swobodna zdefiniowana w standardowych warunkach. Standardowe warunki to temperatura 298 K; ciśnienie, 1 atm lub 101,3 kPa; i wszystkie substancje rozpuszczone w stężeniu 1 M. Standardowa darmowa energia jest oznaczona jako Go.

Jaka jest różnica między darmową energią a standardową darmową energią? • W chemii energia swobodna jest określana jako energia swobodna Gibbsa. Jest to związane ze zmianami zachodzącymi pod stałym ciśnieniem. Standardowa energia swobodna to energia swobodna zdefiniowana w standardowych warunkach. • Dlatego standardowa energia swobodna jest podawana przy temperaturze 298 K i ciśnieniu 1 atm, ale wartość darmowej energii może się zmieniać w zależności od temperatury i ciśnienia.