Forskjellen mellom fri energi og standard fri energi

Fri Energi vs Standard Fri Energi

Hva er fri energi?

Mengden arbeid som et termodynamisk system kan utføre, kalles fri energi. Fri energi kan beskrives ved hjelp av to termer, Helmholtz fri energi og Gibbs fri energi. I kjemi, når vi bruker ordet "fri energi" betyr det Gibbs fri energi. I fysikk refererer fri energi til Helmholtz fri energi. Begge vilkårene er beskrevet nedenfor.

Den andre loven om termodynamikk er knyttet til entropi, og det står "universets entropi øker i en spontan prosess." Entropi er relatert til mengden varme generert; det er i hvilken utstrekning energi har blitt forringet. Men faktisk er mengden ekstra forstyrrelse forårsaket av en gitt mengde varme q avhengig av temperaturen. Hvis det allerede er veldig varmt, gir litt ekstra varme ikke mye mer lidelse, men hvis temperaturen er svært lav, vil samme mengde varme føre til en dramatisk økning i sykdommen. Det er derfor mer hensiktsmessig å skrive,

ds = DQ / T

For å analysere retningen for forandring må vi vurdere endringer i både system og omgivelsene. Følgende Clausius ulikhet viser hva som skjer når varmeenergi overføres mellom systemet og omgivelsene. (Tenk at systemet er i termisk likevekt med omgivelsene ved temperatur T)

dS - dq / T ≥0. ... (1) 

Hvis oppvarmingen er ferdig med konstant volum, kan vi skrive ovenstående ligning (1) som følger. Denne ligningen uttrykker kriteriet for en spontan reaksjon bare i forhold til statlige funksjoner.

dS - dU / T ≥0

Ligningen kan omarrangeres for å få følgende ligning.

TdS ≥dU (ligning 2), og derfor kan det skrives som

dU - TdS ≤0

Ovennevnte uttrykk kan forenkles ved bruk av term Helmholtz energi, A, som kan defineres som,

A = U-TS

Fra ovennevnte ligninger kan vi utlede et kriterium for en spontan reaksjon som dA ≤0. Dette sier at en endring i et system ved konstant temperatur og volum er spontan dA ≤0. Så endringen er spontan når den tilsvarer en nedgang i Helmholtz-energien. Derfor beveger disse systemene seg i en spontan bane, for å gi lavere A-verdi.

Gibbs fri energi er relatert til endringene som skjer ved konstant trykk. Når varmeenergi overføres ved konstant trykk, er det kun ekspansjonsarbeid; derfor, vi endrer og skriver ligningen 2 som følger.

TdS ≥dH

Denne ligningen kan omarrangeres for å gi DH-TdS≤0. Med begrepet Gibbs fri energi, G, kan denne ligningen bli skrevet som,

G = H-TS

Ved konstant temperatur og trykk er kjemiske reaksjoner spontane i retning av å redusere Gibbs frie energi. Derfor dG ≤0

Hva er Standard Free Energy?

Standard fri energi er fri energi definert ved standardbetingelser. Standardbetingelsene er temperatur, 298 K; trykk, 1 atm eller 101,3 kPa; og alle oppløsninger ved 1 M konsentrasjon. Standard fri energi er betegnet som Go.

Hva er forskjellen mellom fri energi og standard fri energi? • I kjemi er fri energi referert til Gibbs fri energi. Det er relatert til endringene som skjer ved konstant trykk. Standard fri energi er fri energi definert ved standardbetingelser. • Derfor er standard fri energi gitt ved 298K temperatur og 1 atm trykk, men fri energiværdi kan endres avhengig av temperatur og trykk.