Sleutelverskil – Gratis Energie vs Entalpie
Vrye energie en entalpie is twee termodinamiese terme wat gebruik word om die verband tussen hitte-energie en chemiese reaksies wat in 'n termodinamiese stelsel voorkom, te verduidelik. Vrye energie of termodinamiese vrye energie is die hoeveelheid werk wat 'n termodinamiese stelsel kan verrig. Met ander woorde, vrye energie is die hoeveelheid energie wat beskikbaar is in daardie termodinamiese stelsel om termodinamiese werk te verrig. Entalpie, aan die ander kant, is 'n termodinamiese hoeveelheid wat die totale energie-inhoud in 'n termodinamiese stelsel verteenwoordig. Die sleutelverskil tussen vrye energie en entalpie is dat vrye energie die totale energie gee wat beskikbaar is om termodinamiese werk te verrig, terwyl entalpie die totale energie van 'n termodinamiese stelsel gee wat na hitte omgeskakel kan word.
Wat is Gratis Energie?
Vrye energie is die hoeveelheid energie wat beskikbaar is vir 'n termodinamiese stelsel om termodinamiese werk te verrig. Vrye energie het die dimensies van energie. Die waarde van die vrye energie van 'n termodinamiese stelsel word bepaal deur die huidige toestand van die stelsel; nie deur sy geskiedenis nie. Daar is twee hooftipes vrye energie wat dikwels in termodinamika bespreek word; Helmholtz vrye energie en Gibbs vrye energie.
Helmholtz Free Energy
Die Helmholtz-vrye energie is die energie wat beskikbaar is in 'n geslote, termodinamiese stelsel om termodinamiese werk teen konstante temperatuur en volume te verrig. Die negatiewe waarde van Helmholtz-energie dui dus op die maksimum werk wat 'n termodinamiese stelsel kan verrig deur sy volume konstant te hou. Om die volume konstant te hou, word van die totale termodinamiese werk as grenswerk gedoen (om die grens van die sisteem te hou soos dit is). Die vergelyking van Helmholtz-energie word hieronder gegee.
A=U – TS
Waar A die Helmholtz-vrye energie is, U die interne energie is, T 'n temperatuur is, wat 'n konstante is en S die entropie van die sisteem is. Entropie is 'n termodinamiese grootheid wat die onbeskikbaarheid van 'n stelsel se termiese energie vir omskakeling in meganiese werk verteenwoordig.
Figuur 01: Hermann von Helmholtz was die eerste om die konsep van Helmholtz-vrye energie voor te stel
Gibbs Free Energy:
Die Gibbs vrye energie die energie wat beskikbaar is in 'n geslote, termodinamiese stelsel om termodinamiese werk teen konstante temperatuur en druk uit te voer. Die volume van die stelsel kan verskil. Vrye energie word aangedui deur G. Die vergelyking van Gibbs vrye energie word hieronder gegee.
G=H – TS
In bogenoemde vergelyking is G Gibbs vrye energie, H is die entalpie van die stelsel, Y is die temperatuur, wat 'n konstante is en S is die entropie van die stelsel.
Wat is Entalpie?
Entalpie van 'n stelsel is 'n termodinamiese hoeveelheid gelykstaande aan die totale hitte-inhoud van 'n stelsel. Dit is gelyk aan die interne energie van die stelsel plus die produk van druk en volume. Daarom is dit 'n termodinamiese eienskap van 'n sisteem. Die vergelyking van entalpie word hieronder gegee.
H=U + PV
Gevolglik is H die entalpie van die stelsel, U is die interne energie van die stelsel, P is die druk en V is die volume. Die entalpie van 'n stelsel is die aanduiding van daardie stelsel se vermoë om hitte vry te stel (om nie-meganiese werk te doen). Die entalpie word aangedui deur die simbool H.
Die bepaling van die entalpie van 'n sisteem stel ons in staat om aan te dui of 'n chemiese reaksie eksotermies of endotermies is. Die verandering in entalpie van 'n sisteem kan gebruik word om die hitte van reaksies te bepaal en ook om te voorspel of 'n chemiese reaksie spontaan of nie-spontaan is.
Wat is die verhouding tussen vrye energie en entalpie?
Die Gibbs vrye energie en entalpie is verwant deur die volgende vergelyking.
G=H – TS
In bogenoemde vergelyking is G Gibbs vrye energie, H is die entalpie van die stelsel, Y is die temperatuur, wat 'n konstante is en S is die entropie van die stelsel. Beide G en H het dieselfde maateenhede.
Wat is die verskil tussen vrye energie en entalpie?
Gratis Energie vs Entalpie |
|
| Vrye energie is die hoeveelheid energie wat beskikbaar is vir 'n termodinamiese stelsel om termodinamiese werk te verrig. | Entalpie van 'n stelsel is 'n termodinamiese hoeveelheid gelykstaande aan die totale hitte-inhoud van 'n stelsel. |
| Konsep | |
| Vrye energie gee die totale energie beskikbaar om termodinamiese werk uit te voer. | Entalpie gee die totale energie van 'n stelsel wat na hitte omgeskakel kan word. |
| Omskakeling | |
| Vrye energie gee die energie wat omgeskakel kan word na meganiese werk van die stelsel. | Entalpie gee die energie wat omgeskakel kan word na nie-meganiese werk van die stelsel. |
Opsomming – Gratis Energie vs Entalpie
Vrye energie en entalpie van 'n termodinamiese stelsel verteenwoordig energie wat in 'n stelsel beskikbaar is. Die sleutelverskil tussen vrye energie en entalpie is dat vrye energie die totale energie gee wat beskikbaar is om termodinamiese werk te verrig, terwyl entalpie die totale energie gee van 'n stelsel wat na hitte omgeskakel kan word.
