Gibbs Serbest Enerjisi ile Helmholtz Serbest Enerjisi Arasındaki Fark

Gibbs Serbest Enerji ve Helmholtz Serbest Enerji

Bazı şeyler kendiliğinden olur, diğerleri olmaz. Değişimin yönü enerjinin dağılımı ile belirlenir. Kendiliğinden değişmede, şeyler enerjinin daha düzensiz bir şekilde dağıldığı bir duruma eğilimlidir. Eğer bir bütün olarak evrende daha fazla rastgelelik ve kaosa yol açarsa, bir değişiklik kendiliğinden olur. Kaos derecesi, rastgelelik veya enerjinin dağılması entropi adı verilen bir durum fonksiyonu ile ölçülür. Termodinamiğin ikinci yasası entropiyle ilgilidir ve “evrenin entropisi kendiliğinden bir süreçte artar” der. Entropi üretilen ısı miktarı ile ilgilidir; bu, enerjinin bozulma ölçüsüdür. Aslında, belirli bir miktardaki q'nun neden olduğu ekstra bozukluk miktarı sıcaklığa bağlıdır. Zaten aşırı 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)

Helmholtz serbest enerjisi

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); bu nedenle şu şekilde yazılabilir: dU - TdS ≤ 0

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

A = U - TS

Yukarıdaki denklemlerden, dA≤0 olarak kendiliğinden reaksiyon için bir kriter türetebiliriz. 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

Laboratuvar kimyamızdaki Helmholtz serbest enerjisinden daha Gibbs serbest enerjisiyle ilgileniyoruz. Gibbs serbest enerjisi, sabit basınçta meydana gelen değişikliklerle ilgilidir. Isı enerjisi sabit basınçta aktarıldığında, sadece genleşme işi vardır; bu nedenle, denklemi (2) aşağıdaki gibi değiştirebilir ve yeniden yazabiliriz.

TdS ≥ dH

Bu denklem dH - TdS ≤ 0 verecek şekilde yeniden düzenlenebilir. 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.

Gibbs ve Helmholtz serbest enerjisi arasındaki fark nedir? • Gibbs serbest enerjisi sabit basınç altında tanımlanır ve Helmholtz serbest enerjisi sabit hacim altında tanımlanır. • Laboratuar düzeyinde Gibbs serbest enerjisine Helmholtz serbest enerjisinden daha fazla ilgi duyuyoruz, çünkü bunlar sabit basınçta meydana geliyor. • Sabit sıcaklık ve basınçta, Gibbs serbest enerjisinin azaltılması yönünde kimyasal reaksiyonlar kendiliğinden gerçekleşir. Buna karşılık, sabit sıcaklık ve hacimde, Helmholtz serbest enerjisinin azalması yönünde reaksiyonlar kendiliğinden gerçekleşir..