Galvenā atšķirība - Bezmaksas enerģija pret entalpiju
Brīvā enerģija un entalpija ir divi termodinamiski termini, ko lieto, lai izskaidrotu siltumenerģijas un ķīmisko reakciju saistību, kas notiek termodinamiskā sistēmā. Brīvā enerģija jeb termodinamiskā brīvā enerģija ir darba apjoms, ko var veikt termodinamiskā sistēma. Citiem vārdiem sakot, brīva enerģija ir enerģijas daudzums, kas ir pieejams šajā termodinamiskajā sistēmā, lai veiktu termodinamisko darbu. Savukārt entalpija ir termodinamiskais lielums, kas atspoguļo kopējo enerģijas saturu termodinamiskajā sistēmā. Galvenā atšķirība starp brīvo enerģiju un entalpiju ir tāda, ka brīva enerģija dod visu pieejamo enerģiju termodinamiskā darba veikšanai, turpretim entalpija - termodinamiskās sistēmas kopējo enerģiju, kuru var pārvērst siltumā.
SATURS
1. Pārskats un galvenās atšķirības
2. Kas ir brīva enerģija
3. Kas ir entalpija
4. Brīvās enerģijas un entalpijas saistība
5. Blakus salīdzinājums - Brīvā enerģija pret entalpiju tabulas veidā
6. Kopsavilkums
Kas ir bezmaksas enerģija?
Brīvā enerģija ir enerģijas daudzums, kas pieejams termodinamiskai sistēmai, lai veiktu termodinamisko darbu. Brīvajai enerģijai ir enerģijas dimensijas. Termodinamiskās sistēmas brīvās enerģijas vērtību nosaka pašreizējais sistēmas stāvoklis; nevis pēc tās vēstures. Termodinamikā bieži tiek apspriesti divi galvenie brīvās enerģijas veidi; Helmholca brīva enerģija un Gibsa brīva enerģija.
Helmholca brīva enerģija
Helmholca brīva enerģija ir enerģija, kas ir pieejama slēgtā, termodinamiskā sistēmā, lai veiktu termodinamisko darbu nemainīgā temperatūrā un tilpumā. Tādējādi Helmholca enerģijas negatīvā vērtība norāda uz maksimālo darbu, ko termodinamiskā sistēma var veikt, turot nemainīgu tilpumu. Lai uzturētu nemainīgu tilpumu, daļa no kopējā termodinamiskā darba tiek veikta kā robeždarbs (lai saglabātu sistēmas robežu tādu, kāda tā ir). Helmholca enerģijas vienādojums ir norādīts zemāk.
A = U - TS
Kur A ir Helmholca brīva enerģija, U ir iekšējā enerģija, T ir temperatūra, kas ir konstante, un S ir sistēmas entropija. Entropija ir termodinamisks lielums, kas atspoguļo sistēmas siltumenerģijas nepieejamību pārveidošanai mehāniskā darbā.
01. attēls: Hermans fon Helmholcs pirmais ierosināja Helmholca brīvās enerģijas jēdzienu
Gibsa bezmaksas enerģija:
Gibbs atbrīvo enerģiju, kas ir pieejama slēgtā, termodinamiskā sistēmā, lai veiktu termodinamisko darbu pie nemainīgas temperatūras un spiediena. Sistēmas apjoms var atšķirties. Brīvo enerģiju apzīmē ar G. Zemāk ir dots Gibsa brīvās enerģijas vienādojums.
G = H - TS
Iepriekš minētajā vienādojumā G ir Gibsa brīva enerģija, H ir sistēmas entalpija, Y ir temperatūra, kas ir konstante, un S ir sistēmas entropija.
Kas ir entalpija?
Sistēmas entalpija ir termodinamiskais lielums, kas vienāds ar kopējo sistēmas siltuma saturu. Tas ir vienāds ar sistēmas iekšējo enerģiju plus spiediena un tilpuma reizinājumu. Tāpēc tā ir sistēmas termodinamiskā īpašība. Entalpijas vienādojums ir norādīts zemāk.
H = U + PV
Attiecīgi H ir sistēmas entalpija, U ir sistēmas iekšējā enerģija, P ir spiediens un V ir tilpums. Sistēmas entalpija norāda uz šīs sistēmas spēju atbrīvot siltumu (veikt nemehānisku darbu). Entalpiju apzīmē ar simbolu H.
Sistēmas entalpijas noteikšana ļauj mums norādīt, vai ķīmiskā reakcija ir eksotermiska vai endotermiska. Sistēmas entalpijas izmaiņas var izmantot, lai noteiktu reakciju siltumu, kā arī lai prognozētu, vai ķīmiskā reakcija ir spontāna vai spontāna.
Kāda ir brīvās enerģijas un entalpijas saistība?
Gibsa brīvā enerģija un entalpija ir saistītas, izmantojot šādu vienādojumu.
G = H - TS
Iepriekš minētajā vienādojumā G ir Gibsa brīva enerģija, H ir sistēmas entalpija, Y ir temperatūra, kas ir konstante, un S ir sistēmas entropija. Gan G, gan H ir vienādas mērvienības.
Kāda ir atšķirība starp brīvo enerģiju un entalpiju?
Bezmaksas enerģija pret entalpiju |
|
| Brīvā enerģija ir enerģijas daudzums, kas pieejams termodinamiskai sistēmai, lai veiktu termodinamisko darbu. | Sistēmas entalpija ir termodinamiskais lielums, kas vienāds ar kopējo sistēmas siltuma saturu. |
| Koncepcija | |
| Brīvā enerģija dod visu pieejamo enerģiju termodinamiskā darba veikšanai. | Entalpija dod sistēmas kopējo enerģiju, kuru var pārvērst siltumā. |
| Pārvēršana | |
| Brīvā enerģija dod enerģiju, kuru var pārveidot par sistēmas mehānisko darbu. | Entalpija dod enerģiju, kuru var pārveidot par nemehānisku sistēmas darbu. |
Kopsavilkums - Bezmaksas enerģija pret entalpiju
Termodinamiskās sistēmas brīva enerģija un entalpija atspoguļo enerģiju, kas ir pieejama sistēmā. Galvenā atšķirība starp brīvo enerģiju un entalpiju ir tāda, ka brīva enerģija dod visu pieejamo enerģiju termodinamiskā darba veikšanai, turpretī entalpija dod sistēmas kopējo enerģiju, kuru var pārveidot siltumā.
