Skillnad mellan fri energi och engtal

Huvudskillnad - Gratis Energi vs Enthalpy
 

Fri energi och entalpie är två termodynamiska termer som används för att förklara förhållandet mellan värmeenergi och kemiska reaktioner som uppträder i ett termodynamiskt system. Fri energi eller termodynamisk fri energi är den mängd arbete som ett termodynamiskt system kan utföra. Med andra ord är fri energi den mängd energi som finns tillgänglig i det termodynamiska systemet för att utföra termodynamiskt arbete. Enthalpy är å andra sidan en termodynamisk kvantitet som representerar det totala energiinnehållet i ett termodynamiskt system. De nyckelskillnad mellan fri energi och entalpy är det fri energi ger den totala energin tillgänglig för att utföra termodynamiskt arbete medan entalpi ger den totala energin i ett termodynamiskt system som kan omvandlas till värme.

INNEHÅLL

1. Översikt och nyckelskillnad
2. Vad är Free Energy
3. Vad är Enthalpy
4. Förhållandet mellan fri energi och engtal
5. Jämförelse vid sida vid sida - Fri energi vs Entalpy i tabellform
6. Sammanfattning

Vad är Free Energy?

Fri energi är den mängd energi som finns tillgänglig för ett termodynamiskt system för att utföra termodynamiskt arbete. Fri energi har dimensionerna av energi. Värdet av den fria energin hos ett termodynamiskt system bestäms av systemets nuvarande tillstånd; inte av dess historia. Det finns två huvudtyper av fri energi som ofta diskuteras i termodynamiken; Helmholtz fri energi och Gibbs fri energi.

Helmholtz Free Energy

Helmholtz fri energi är den energi som finns i ett slutet, termodynamiskt system för att utföra termodynamiskt arbete vid konstant temperatur och volym. Därför anger det negativa värdet av Helmholtz-energi det maximala arbete som ett termodynamiskt system kan utföra genom att hålla volymen konstant. För att hålla volymen konstant, görs något av det totala termodynamiska arbetet som gränsarbete (för att hålla gränsen för systemet som det är). Ekvationen för Helmholtz-energi ges nedan.

A = U-TS

Där A är Helmholtz fri energi, U är den inre energin, T är en temperatur, som är en konstant och S är entropi av systemet. Entropi är en termodynamisk kvantitet som representerar otillgängligheten av ett systems värmeenergi för omvandling till mekaniskt arbete.

Figur 01: Hermann von Helmholtz var den första som föreslog begreppet Helmholtz fri energi

Gibbs fri energi:

Gibbs fri energi energin som finns tillgänglig i ett slutet, termodynamiskt system för att utföra termodynamiskt arbete vid konstant temperatur och tryck. Systemets volym kan variera. Fri energi anges genom G. Ekvationen av Gibbs fri energi ges nedan.

G = H-TS

I ovanstående ekvation är G Gibbs fri energi, H är systemets enthalpi, Y är temperaturen, som är en konstant och S är entropi av systemet.

Vad är Enthalpy?

Entali av ett system är en termodynamisk kvantitet som motsvarar det totala värmeinnehållet i ett system. Det är lika med systemets inre energi plus produkten av tryck och volym. Därför är det en termodynamisk egenskap hos ett system. De ekvation av entalpi ges nedan.

H = U + PV

Följaktligen är H systemets enthalpi, U är systemets inre energi, P är trycket och V är volymen. Systemets enthalpi är en indikation på att systemets kapacitet att frigöra värme (för att göra icke-mekaniskt arbete). Entalpin betecknas med symbolen H.

Genom att bestämma enthalpi av ett system kan vi ange om en kemisk reaktion är exoterm eller endoterm. Förändringen i enthalpi av ett system kan användas för att bestämma reaktionsvärmen och också för att förutsäga om en kemisk reaktion är spontan eller icke-spontan.

Vad är förhållandet mellan fri energi och engtal?

Gibbs fria energi och entalpi är relaterade genom följande ekvation.

G = H-TS

I ovanstående ekvation är G Gibbs fri energi, H är systemets enthalpi, Y är temperaturen, som är en konstant och S är entropi av systemet. Både G och H har samma måttenheter.

Vad är skillnaden mellan fri energi och engtal?

Fri energi vs Enthalpy
Fri energi är den mängd energi som finns tillgänglig för ett termodynamiskt system för att utföra termodynamiskt arbete.	Entali av ett system är en termodynamisk kvantitet som motsvarar det totala värmeinnehållet i ett system.
Begrepp
Fri energi ger den totala energin som är tillgänglig för att utföra termodynamiskt arbete.	Entalalp ger den totala energin i ett system som kan omvandlas till värme.
Omvandling
Fri energi ger energi som kan omvandlas till mekaniskt arbete i systemet.	Enthalpy ger energi som kan omvandlas till systemets icke-mekaniska arbete.

Sammanfattning - Fri Energi vs Enthalpy

Fri energi och enthalpi av ett termodynamiskt system representerar energi som finns i ett system. Huvudskillnaden mellan fri energi och entalpi är att fri energi ger den totala energin tillgänglig för att utföra termodynamiskt arbete medan entalpi ger den totala energin i ett system som kan omvandlas till värme.

Referens:

1. Editors of Encyclopædia Britannica. "Fri energi." Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, inc., 5 jan 2012. Tillgänglig här
2.Helmenstine, Anne Marie, D. "Vad är engtal i kemi och fysik?" ThoughtCo, 25 januari 2018. Tillgänglig här
3. "Helmholtz fri energi." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 17 februari 2018. Tillgänglig här
4. "Gibbs (Free) Energy." Kemi LibreTexts, Libretexts, 12 januari 2018. Tillgänglig här

Image Courtesy:

1.'Hermann von Helmholtz '(Public Domain) via Commons Wikimedia