Perbezaan Antara Tenaga Bebas dan Tenaga Bebas Standard

Tenaga Percuma vs Tenaga Bebas Standard

Apakah tenaga Percuma?

Jumlah kerja yang boleh dilakukan oleh sistem termodinamik dikenali sebagai tenaga bebas. Tenaga bebas boleh digambarkan menggunakan dua istilah, tenaga bebas Helmholtz dan tenaga bebas Gibbs. Dalam kimia, apabila kita menggunakan perkataan "tenaga bebas" yang bermaksud tenaga bebas Gibbs. Dalam fizik, tenaga bebas merujuk kepada tenaga bebas Helmholtz. Kedua-dua istilah diterangkan di bawah.

Undang-undang termodinamik kedua berkaitan dengan entropi, dan ia mengatakan, "entropi alam semesta meningkat dalam proses spontan. "Entropi berkaitan dengan jumlah haba yang dihasilkan; iaitu sejauh mana tenaga telah direndahkan. Tetapi, sebenarnya, jumlah gangguan tambahan yang disebabkan oleh sejumlah haba q bergantung pada suhu. Jika ia sudah sangat panas, sedikit haba tambahan tidak menimbulkan lebih banyak gangguan, tetapi jika suhu sangat rendah, jumlah haba yang sama akan menyebabkan peningkatan dramatik dalam gangguan. Oleh itu, lebih tepat untuk menulis,

ds = dq / T

Untuk menganalisis arah perubahan, kita perlu mempertimbangkan perubahan dalam kedua-dua sistem dan sekitarnya. Ketidakseimbangan Clausius yang berikut menunjukkan apa yang berlaku apabila tenaga haba dipindahkan antara sistem dan sekitarnya. (Perhatikan sistem berada dalam keseimbangan termal dengan keadaan di suhu T)

dS - dq / T ≥0. … (1)

Jika pemanasan dilakukan pada isipadu malar, kita boleh menulis persamaan di atas (1) seperti berikut. Persamaan ini menyatakan kriteria untuk reaksi spontan yang berlaku dari segi fungsi-fungsi negara sahaja.

dS - dU / T ≥ 0

Persamaan boleh disusun semula untuk mendapatkan persamaan berikut.

TdS ≥dU (Persamaan 2), dan oleh itu, ia boleh ditulis sebagai

dU - TdS ≤0

Ungkapan di atas dapat dipermudahkan dengan penggunaan istilah tenaga Helmholtz, A, yang dapat didefinisikan sebagai, A = U-TS

Dari persamaan di atas, kita dapat memperoleh kriteria untuk tindak balas spontan sebagai dA ≤0. Ini menyatakan bahawa, perubahan dalam sistem pada suhu dan volum malar adalah spontan jika d ≤ 0. Oleh itu, perubahan adalah spontan apabila ia sepadan dengan penurunan dalam tenaga Helmholtz. Oleh itu, sistem ini bergerak dalam laluan spontan, untuk memberi nilai yang lebih rendah.

Gibbs tenaga percuma berkaitan dengan perubahan yang terjadi pada tekanan malar. Apabila tenaga haba dipindahkan pada tekanan malar, hanya ada kerja pengembangan; Oleh itu, kita mengubah suai dan menulis persamaan 2 seperti berikut.

TdS ≥dH

Persamaan ini boleh disusun semula untuk memberikan dH-TdS≤0. Dengan istilah tenaga bebas Gibbs, G, persamaan ini boleh ditulis sebagai, G = H-TS

--3 ->

Pada suhu dan tekanan malar, tindak balas kimia adalah spontan ke arah menurunkan tenaga bebas Gibbs. Oleh itu, dG ≤0

Apakah Standard Tenaga Percuma?

Tenaga bebas standard adalah tenaga bebas yang ditentukan pada keadaan standard. Keadaan standard adalah suhu, 298 K; tekanan, 1 atm atau 101. 3 kPa; dan semua larutan pada kepekatan 1M. Tenaga bebas standard dilambangkan sebagai Go.

Apakah perbezaan antara Tenaga Bebas dan Tenaga Percuma Standard? • Dalam kimia, tenaga bebas dirujuk kepada tenaga bebas Gibbs. Ia berkaitan dengan perubahan yang berlaku pada tekanan malar. Tenaga bebas standard ialah tenaga bebas yang ditakrifkan pada keadaan standard. Oleh itu, tenaga bebas standard diberikan pada suhu 298K dan tekanan 1 atm, tetapi nilai tenaga bebas boleh berubah bergantung pada suhu dan tekanan.