Ključna razlika - prosta energija v primerjavi z entalpijo
Prosta energija in entalpija sta dva termodinamična izraza, ki se uporabljata za razlago razmerja med toplotno energijo in kemičnimi reakcijami, ki se pojavljajo v termodinamičnem sistemu. Prosta energija ali termodinamična prosta energija je količina dela, ki ga lahko opravi termodinamični sistem. Z drugimi besedami, prosta energija je količina energije, ki je na voljo v tem termodinamičnem sistemu za izvajanje termodinamičnega dela. Entalpija pa je termodinamična količina, ki predstavlja skupno vsebnost energije v termodinamičnem sistemu. Ključna razlika med brezplačno energijo in entalpijo je v tem, da prosta energija daje skupno energijo, ki je na voljo za izvajanje termodinamičnega dela, medtem ko entalpija daje skupno energijo termodinamičnega sistema, ki se lahko pretvori v toploto.
VSEBINA
1. Pregled in ključna razlika
2. Kaj je prosta energija
3. Kaj je entalpija
4. Razmerje med prosto energijo in entalpijo
5. Vzporedna primerjava - prosta energija v primerjavi z entalpijo v tabelarni obliki
6. Povzetek
Kaj je prosta energija?
Prosta energija je količina energije, ki je na voljo termodinamičnemu sistemu za izvajanje termodinamičnega dela. Prosta energija ima dimenzije energije. Vrednost proste energije termodinamičnega sistema določa trenutno stanje sistema; ne po svoji zgodovini. V termodinamiki se pogosto obravnavata dve glavni vrsti proste energije; Brez Helmholtzove energije in Gibbsove proste energije.
Helmholtzova prosta energija
Prosta Helmholtzova energija je energija, ki je na voljo v zaprtem termodinamičnem sistemu za izvajanje termodinamičnega dela pri konstantni temperaturi in prostornini. Torej negativna vrednost Helmholtzove energije kaže na največje delo, ki ga lahko opravi termodinamični sistem z ohranjanjem konstantne prostornine. Da bi prostornino ohranili konstantno, se nekatera celotna termodinamična dela opravijo kot mejna dela (da se ohrani meja sistema, kakršna je). Enačba Helmholtzove energije je podana spodaj.
A = U - TS
Kjer je A prosta Helmholtzova energija, je U notranja energija, T temperatura, ki je konstanta, S pa entropija sistema. Entropija je termodinamična količina, ki predstavlja nedostopnost toplotne energije sistema za pretvorbo v mehansko delo.
Slika 01: Hermann von Helmholtz je prvi predlagal koncept Helmholtzove proste energije
Gibbsova prosta energija:
Gibbsova energija osvobodi energijo, ki je na voljo v zaprtem termodinamičnem sistemu za izvajanje termodinamičnega dela pri konstantni temperaturi in tlaku. Glasnost sistema se lahko razlikuje. Prosta energija je označena z G. Enačba Gibbsove proste energije je podana spodaj.
G = H - TS
V zgornji enačbi je G prosta Gibbsova energija, H entalpija sistema, Y temperatura, ki je konstanta in S entropija sistema.
Kaj je entalpija?
Entalpija sistema je termodinamična količina, enakovredna celotni vsebnosti toplote v sistemu. Enako je notranji energiji sistema in zmnožku tlaka in prostornine. Zato gre za termodinamično lastnost sistema. Enačba entalpije je podana spodaj.
H = U + PV
V skladu s tem je H entalpija sistema, U notranja energija sistema, P tlak in V prostornina. Entalpija sistema je pokazatelj zmožnosti tega sistema, da sprošča toploto (za ne-mehansko delo). Entalpija je označena s simbolom H.
Določitev entalpije sistema nam omogoča, da ugotovimo, ali je kemijska reakcija eksotermna ali endotermna. Spremembo entalpije sistema lahko uporabimo za določanje vročine reakcij in tudi za napovedovanje, ali je kemijska reakcija spontana ali ne-spontana.
Kakšna je povezava med prosto energijo in entalpijo?
Gibbsova prosta energija in entalpija sta povezani z naslednjo enačbo.
G = H - TS
V zgornji enačbi je G prosta Gibbsova energija, H entalpija sistema, Y temperatura, ki je konstanta in S entropija sistema. Tako G kot H imata enake merske enote.
Kakšna je razlika med prosto energijo in entalpijo?
Prosta energija vs entalpija |
|
| Prosta energija je količina energije, ki je na voljo termodinamičnemu sistemu za izvajanje termodinamičnega dela. | Entalpija sistema je termodinamična količina, enakovredna celotni vsebnosti toplote v sistemu. |
| Koncept | |
| Prosta energija daje skupno energijo, ki je na voljo za izvajanje termodinamičnega dela. | Entalpija daje skupno energijo sistema, ki se lahko pretvori v toploto. |
| Pretvorba | |
| Prosta energija daje energijo, ki jo je mogoče pretvoriti v mehansko delo sistema. | Entalpija daje energijo, ki jo je mogoče pretvoriti v ne-mehansko delo sistema. |
Povzetek - Prosta energija vs entalpija
Prosta energija in entalpija termodinamičnega sistema predstavljata energijo, ki je na voljo v sistemu. Ključna razlika med brezplačno energijo in entalpijo je v tem, da prosta energija daje skupno energijo, ki je na voljo za izvajanje termodinamičnega dela, medtem ko entalpija daje skupno energijo sistema, ki ga je mogoče pretvoriti v toploto.
