Serbest Enerji ile Standart Serbest Enerji Arasındaki Fark

Serbest Enerji ve Standart Serbest Enerji

Serbest enerji nedir?

Bir termodinamik sistemin yapabileceği iş miktarı serbest enerji olarak bilinir. Serbest enerji Helmholtz serbest enerjisi ve Gibbs serbest enerjisi olmak üzere iki terimle tanımlanabilir. Kimyada, “serbest enerji” kelimesini kullandığımızda, Gibbs serbest enerjisi anlamına gelir. Fizikte, serbest enerji Helmholtz serbest enerjisini ifade eder. Her iki terim aşağıda açıklanmıştır.

Termodinamiğin ikinci yasası entropiyle ilgilidir ve “evrenin entropisi kendiliğinden bir süreçte artar” der. Entropi üretilen ısı miktarı ile ilgilidir; bu, enerjinin bozulma ölçüsüdür. Ancak, aslında, belirli bir miktardaki ısı q'nun neden olduğu ekstra bozukluk miktarı sıcaklığa bağlıdır. Zaten çok sıcaksa, biraz fazladan ısı daha fazla rahatsızlık yaratmaz, ancak sıcaklık çok düşükse, aynı miktarda ısı, bozuklukta dramatik bir artışa neden olur. Bu nedenle, yazmak daha uygundur,

DS = dq / T

Değişimin yönünü analiz etmek için, hem sistemdeki hem de çevredeki değişiklikleri dikkate almalıyız. Aşağıdaki Clausius eşitsizliği, sistem ile çevre arasında ısı enerjisi aktarıldığında ne olacağını gösterir. (Sistemin çevre sıcaklığı T sıcaklığında termal dengede olduğunu düşünün)

dS - dq / T ≥0.… (1) 

Isıtma sabit hacimde yapılırsa, yukarıdaki denklemi (1) aşağıdaki gibi yazabiliriz. Bu denklem, yalnızca devlet fonksiyonları açısından gerçekleşen kendiliğinden bir reaksiyonun kriterini ifade eder..

dS - dU / T ≥0

Aşağıdaki denklemi elde etmek için denklem yeniden düzenlenebilir.

TdS ≥dU (Denklem 2), ve bu nedenle şöyle yazılabilir

dU - TdS ≤0

Yukarıdaki ifade, şu şekilde tanımlanabilen Helmholtz enerjisi, A terimi kullanılarak basitleştirilebilir.,

A = U-TS

Yukarıdaki denklemlerden, dA ≤0 olarak spontan reaksiyon için bir kriter elde edebiliriz. Bu, dA ≤0 ise sabit sıcaklık ve hacimdeki bir sistemdeki değişikliğin kendiliğinden olduğunu belirtir. Dolayısıyla Helmholtz enerjisindeki azalmaya karşılık geldiğinde değişim kendiliğinden gerçekleşir. Bu nedenle, bu sistemler daha düşük A değeri vermek için kendiliğinden bir yolda hareket eder.

Gibbs serbest enerjisi, sabit basınçta meydana gelen değişikliklerle ilgilidir. Isı enerjisi sabit basınçta aktarıldığında, sadece genleşme işi vardır; bu nedenle, denklem 2'yi aşağıdaki gibi değiştirir ve yazarız.

TdS HdH

Bu denklem vermek için yeniden düzenlenebilir dH-TdS≤0. Gibbs serbest enerjisi, G terimi ile bu denklem şöyle yazılabilir:,

G = H-TS

Sabit sıcaklık ve basınçta, Gibbs serbest enerjisinin azalması yönünde kimyasal reaksiyonlar kendiliğinden gerçekleşir. Bu nedenle, dG ≤0

Standart Serbest Enerji Nedir?

Standart serbest enerji, standart koşullarda tanımlanan serbest enerjidir. Standart koşullar sıcaklık, 298 K; basınç, 1 atm veya 101.3 kPa; ve tüm çözünmüş maddeler 1 M konsantrasyonda. Standart serbest enerji Go olarak belirtilir.

Serbest Enerji ile Standart Serbest Enerji arasındaki fark nedir? • Kimyada, serbest enerji Gibbs serbest enerjisine atıfta bulunur. Sabit basınçta meydana gelen değişikliklerle ilgilidir. Standart serbest enerji, standart koşullarda tanımlanan serbest enerjidir. • Bu nedenle, 298K sıcaklık ve 1 atm basınçta standart serbest enerji verilir, ancak serbest enerji değeri sıcaklığa ve basınca bağlı olarak değişebilir.