Skillnad mellan fri energi och standard fri energi

Fri Energi vs Standard Fri Energi

Vad är fri energi?

Mängden arbete som ett termodynamiskt system kan utföra är känt som fri energi. Fri energi kan beskrivas med två termer, Helmholtz fri energi och Gibbs fri energi. I kemi, när vi använder ordet "fri energi" betyder det Gibbs fri energi. I fysiken hänvisar fri energi till Helmholtz fri energi. Båda termerna beskrivs nedan.

Den andra lagen om termodynamik är relaterad till entropi, och det står att "universums entropi ökar i en spontan process." Entropi är relaterad till mängden värme som genereras; det är i vilken utsträckning energin har försämrats. Men faktum är att den mängd extra störning som orsakas av en given mängd värme q beror på temperaturen. Om det redan är mycket varmt, skapar lite extra värme inte mycket mer störning, men om temperaturen är mycket låg, kommer samma mängd värme att orsaka en dramatisk ökning av störningen. Det är därför mer lämpligt att skriva,

ds = dq / T

För att analysera förändringsriktningen måste vi överväga förändringar i både system och omgivningar. Följande Clausius-ojämlikhet visar vad som händer när värmeenergi överförs mellan systemet och omgivningen. (Tänk på att systemet är i termisk jämvikt med omgivningen vid temperaturen T)

dS - dq / T ≥0. ... (1) 

Om uppvärmningen sker med konstant volym kan vi skriva ovanstående ekvation (1) enligt följande. Denna ekvation uttrycker kriteriet för en spontan reaktion endast i form av statliga funktioner.

dS - dU / T> 0

Ekvationen kan omordnas för att få följande ekvation.

TdS ≥dU (ekvation 2), och därför kan det skrivas som

dU - TdS ≤0

Ovanstående uttryck kan förenklas genom användningen av termen Helmholtz-energi, A, som kan definieras som,

A = U-TS

Från ovanstående ekvationer kan vi härleda ett kriterium för en spontan reaktion som dA ≤0. Detta säger att en förändring i ett system vid konstant temperatur och volym är spontant om dA ≤0. Så förändringen är spontan när den motsvarar en minskning av Helmholtz-energin. Därför flyttar dessa system i en spontan väg, för att ge lägre A-värde.

Gibbs fri energi är relaterad till förändringarna som sker med konstant tryck. När värmeenergi överförs vid konstant tryck, är det bara expansionsarbete; därför ändrar vi och skriver ekvationen 2 enligt följande.

TdS ≥H

Denna ekvation kan omordnas för att ge dH-TdS≤0. Med termen Gibbs fri energi, G, kan denna ekvation skrivas som,

G = H-TS

Vid konstant temperatur och tryck är kemiska reaktioner spontana i riktning mot minskande Gibbs fri energi. Därför dG ≤0

Vad är Standard Free Energy?

Standard fri energi är den fria energin som definieras vid normala förhållanden. Standardbetingelserna är temperatur, 298 K; tryck, 1 atm eller 101,3 kPa; och alla lösningsmedel vid 1 M koncentration. Standard fri energi betecknas som Go.

Vad är skillnaden mellan fri energi och standard fri energi? • I kemi hänvisas fri energi till Gibbs fria energi. Det är relaterat till förändringarna som sker med konstant tryck. Standard fri energi är den fria energin som definieras vid normala förhållanden. • Därför ges standard fri energi vid 298K temperatur och 1 atm tryck, men det fria energivärdet kan ändras beroende på temperatur och tryck.