Forskjellen mellom Gibbs og Helmholtz Free Energy
Share
Hovedforskjellen - Gibbs vs Helmholtz Free Energy
Det er fire store termodynamiske potensialer som brukes i termodynamikken til kjemiske reaksjoner. De er fri energi, enthalpi, Helmholtz Free Energy og Gibbs fri energi. Intern energi er energien forbundet med bevegelse av molekyler. Entalalp er det totale varmeinnholdet i systemet. Helmholtz Free Energy er det "nyttige arbeidet" som kan hentes fra systemet. Gibbs fri energi er det maksimale reversible arbeidet som kan hentes fra et system. Alle disse betingelsene beskriver oppførselen til et bestemt system. Hovedforskjellen mellom Gibbs og Helmholtz fri energi er det Gibbs fri energi er definert under konstant trykk mens Helmholtz fri energi er definert under konstant volum.
Nøkkelområder dekket
1. Hva er Gibbs Free Energy
- Definisjon, ligning for beregning og applikasjoner
2. Hva er Helmholtz Free Energy
- Definisjon, ligning for beregning og applikasjoner
3. Hva er forskjellen mellom Gibbs og Helmholtz Free Energy
- Sammenligning av nøkkelforskjeller
Nøkkelbetingelser: Enthalpy, Gibbs Free Energy, Helmholtz Fri Energi, Intern Energi, Termodynamiske Potensialer 
Hva er Gibbs Free Energy
Gibbs fri energi kan defineres som det maksimale reversible arbeidet som kan oppnås fra et bestemt system. For å kunne beregne denne Gibbs fri energi, bør systemet være i konstant temperatur og konstant trykk. Symbolet G er gitt for Gibbs fri energi. Gibbs frie energi kan brukes til å forutsi om en kjemisk reaksjon er spontan eller ikke-spontan.
Gibbs fri energi beregnes fra SI enhet J (Joules). Gibbs frie energi gir maksimalt arbeid som utføres av et lukket system i stedet for å utvide systemet. Den faktiske energien som passer til denne definisjonen, kan oppnås når den reversible prosessen vurderes. Gibbs fri energi beregnes alltid som energiendring. Dette er gitt som ΔG. Dette er lik forskjellen mellom den innledende energien og den endelige energien. Ligningen for Gibbs frie energi kan gis som nedenfor.
ligningen
G = U - TS + PV
Hvor, G er Gibbs frie energi,
U er den indre energien til systemet,
T er den absolutte temperaturen til systemet,
V er det siste volumet av systemet,
P er det absolutte trykket i systemet,
S er siste entropi av systemet.
Men entalpien i systemet er lik den indre energien til systemet pluss produktet av trykk og volum. Deretter kan ovennevnte ligning bli endret som nedenfor.
G = H - TS
eller
ΔG = ΔH - TΔS
Hvis verdien av ΔG er en negativ verdi, betyr det at reaksjonen er spontan. Hvis verdien av ΔG er en positiv verdi, er reaksjonen ikke spontan.
Figur 1: En eksoterm reaksjon
En negativ ΔG indikerer en negativ ΔH verdi. Det betyr at energien frigjøres til omgivelsene. Det kalles en eksoterm reaksjon. En positiv ΔG indikerer en positiv ΔH verdi. Det er en endoterm reaksjon.
Hva er Helmholtz Free Energy
Helmholtz Free Energy kan defineres som "nyttig arbeid" som kan oppnås ved et lukket system. Denne termen er definert for en konstant temperatur og et konstant volum. Konseptet ble utviklet av den tyske forskeren Hermann von Helmholtz. Denne termen kan gis i den følgende ligningen.
ligningen
A = U - TS
Hvor, A er Helmholtz fri energi,
U er den indre energien,
T er den absolutte temperaturen,
S er siste entropi av systemet.
For spontane reaksjoner er ΔA negativ. Derfor, når en kjemisk reaksjon i et system vurderes, må endringen i energien som er ved konstant temperatur og volum være en negativ verdi for at den skal være en spontan reaksjon.
Forskjellen mellom Gibbs og Helmholtz Free Energy
Definisjon
Gibbs fri energi: Gibbs fri energi kan defineres som det maksimale reversible arbeidet som kan oppnås fra et bestemt system.
Helmholtz fri energi: Helmholtz Free Energy kan defineres som "nyttig arbeid" som kan oppnås ved et lukket system.
Konstante parametere
Gibbs fri energi: Gibbs fri energi beregnes for systemer under konstant temperatur og trykk.
Helmholtz fri energi: Helmholtz fri energi beregnes for systemer under konstant temperatur og volum.
applikasjon
Gibbs fri energi: Gibbs fri energi blir ofte brukt siden den vurderer en konstant trykktilstand.
Helmholtz fri energi: Helmholtz-fri energi er ikke mye brukt fordi den vurderer en konstant volumbetingelse.
Kjemiske reaksjoner
Gibbs fri energi: Kjemiske reaksjoner er spontane når Gibbs frie energiendring er negativ.
Helmholtz fri energi: Kjemiske reaksjoner er spontane når Helmholtz-fri energiendring er negativ.
Konklusjon
Gibbs fri energi og Helmholtz fri energi er to termodynamiske termer som brukes til å beskrive systemets oppførsel termodynamisk. Begge disse betingelsene inkluderer systemets indre energi. Hovedforskjellen mellom Gibbs og Helmholtz fri energi er at Gibbs fri energi er definert under konstant trykk, mens Helmholtz fri energi er definert under konstant volum.
referanser:
1. "Helmholtz Free Energy." Helmholtz og Gibbs Free Energies, tilgjengelig her. Tilgang 25 september 2017.
2. "Gibbs fri energi." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 12. september 2017, Tilgjengelig her. Tilgang 25 september 2017.
3. "Helmholtz fri energi." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 12. september 2017, Tilgjengelig her. Tilgang 25 september 2017.
Bilde Courtesy:
1. "ThermiteReaction" Av bruker: Nikthestunned (Wikipedia) - Eget arbeid - også hos Flickr (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
