Skillnad mellan Gibbs och Helmholtz Free Energy
Share
Huvudskillnad - Gibbs vs Helmholtz Free Energy
Det finns fyra stora termodynamiska potentialer som används i termodynamiken av kemiska reaktioner. De är fri energi, enthalpi, Helmholtz Free Energy och Gibbs fri energi. Intern energi är den energi som är förknippad med molekylernas rörelse. Entalalp är det totala värmeinnehållet i systemet. Helmholtz Free Energy är det "användbara arbetet" som kan erhållas från systemet. Gibbs fri energi är det maximala reversibla arbetet som kan erhållas från ett system. Alla dessa termer beskriver beteendet hos ett visst system. Den största skillnaden mellan Gibbs och Helmholtz fri energi är det Gibbs fri energi definieras under konstant tryck medan Helmholtz fri energi definieras under konstant volym.
Viktiga områden som omfattas
1. Vad är Gibbs Free Energy
- Definition, ekvation för beräkning och applikationer
2. Vad är Helmholtz Free Energy
- Definition, ekvation för beräkning och applikationer
3. Vad är skillnaden mellan Gibbs och Helmholtz Free Energy
- Jämförelse av viktiga skillnader
Nyckelord: Enthalpy, Gibbs Free Energy, Helmholtz Fri Energi, Intern Energi, Termodynamiska Potentialer 
Vad är Gibbs Free Energy
Gibbs fri energi kan definieras som det maximala reversibla arbetet som kan erhållas från ett visst system. För att beräkna denna Gibbs fria energi bör systemet vara konstant och konstant tryck. Symbolen G ges för Gibbs fri energi. Gibbs fria energi kan användas för att förutsäga om en kemisk reaktion är spontan eller icke-spontan.
Gibbs fria energi beräknas från SI-enhet J (Joules). Gibbs fri energi ger maximal mängd arbete som utförs av ett slutet system istället för att expandera systemet. Den faktiska energin som passar denna definition kan erhållas när den reversibla processen beaktas. Gibbs fri energi beräknas alltid som energiändring. Detta anges som ΔG. Detta är lika med skillnaden mellan initial energi och slutenergi. Ekvationen för Gibbs fria energi kan ges som nedan.
Ekvation
G = U - TS + PV
Var, G är Gibbs fria energi,
U är systemets inre energi,
T är systemets absoluta temperatur,
V är den slutliga volymen av systemet,
P är systemets absoluta tryck,
S är systemets slutliga entropi.
Men entalpiet i systemet är lika med systemets inre energi plus produkten av tryck och volym. Då kan ovanstående ekvation modifieras som nedan.
G = H-TS
eller
ΔG = ΔH-TΔS
Om värdet av ΔG är ett negativt värde betyder det att reaktionen är spontan. Om värdet av ΔG är ett positivt värde är reaktionen icke spontan.
Figur 1: En exoterm reaktion
En negativ ΔG indikerar ett negativt ΔH-värde. Det betyder att energin släpps ut till omgivningen. Det kallas en exoterm reaktion. En positiv ΔG indikerar ett positivt ΔH-värde. Det är en endoterm reaktion.
Vad är Helmholtz Free Energy
Helmholtz Free Energy kan definieras som "användbart arbete" som kan erhållas genom ett slutet system. Denna term definieras för en konstant temperatur och en konstant volym. Konceptet utvecklades av den tyska forskaren Hermann von Helmholtz. Denna term kan ges i nedanstående ekvation.
Ekvation
A = U-TS
Var, A är Helmholtz fri energi,
U är den inre energin,
T är den absoluta temperaturen,
S är systemets slutliga entropi.
För spontana reaktioner är AA negativ. Därför, när en kemisk reaktion i ett system övervägas, måste förändringen i energin vid konstant temperatur och volym vara ett negativt värde för att det ska vara en spontan reaktion.
Skillnad mellan Gibbs och Helmholtz Free Energy
Definition
Gibbs fri energi: Gibbs fri energi kan definieras som det maximala reversibla arbetet som kan erhållas från ett visst system.
Helmholtz fri energi: Helmholtz Free Energy kan definieras som "användbart arbete" som kan erhållas genom ett slutet system.
Konstanta parametrar
Gibbs fri energi: Gibbs fri energi beräknas för system under konstant temperatur och tryck.
Helmholtz fri energi: Helmholtz fri energi beräknas för system med konstant temperatur och volym.
Ansökan
Gibbs fri energi: Gibbs fria energi används ofta eftersom det betraktar ett konstant tryckförhållande.
Helmholtz fri energi: Helmholtz-fri energi används inte mycket eftersom den betraktar ett konstant volymförhållande.
Kemiska reaktioner
Gibbs fri energi: Kemiska reaktioner är spontana när Gibbs fria energiändring är negativ.
Helmholtz fri energi: Kemiska reaktioner är spontana när Helmholtz-fri energiförändring är negativ.
Slutsats
Gibbs fri energi och Helmholtz fri energi är två termodynamiska termer som används för att beskriva systemets beteende termodynamiskt. Båda dessa termer inkluderar systemets interna energi. Den största skillnaden mellan Gibbs och Helmholtz fri energi är att Gibbs fri energi definieras under konstant tryck, medan Helmholtz fri energi definieras under konstant volym.
referenser:
1. "Helmholtz Free Energy." Helmholtz och Gibbs Free Energies, tillgänglig här. Åtkomst 25 september 2017.
2. "Gibbs fri energi." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 12 september 2017, Tillgänglig här. Åtkomst 25 september 2017.
3. "Helmholtz fri energi." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 12 september 2017, Tillgänglig här. Åtkomst 25 september 2017.
Image Courtesy:
1. "ThermiteReaction" av användaren: Nikthestunned (Wikipedia) - eget arbete - även på Flickr (CC BY-SA 3.0) via Wikimedia Commons
