Differenza tra energia libera e energia libera standard

Energia libera rispetto a energia libera standard

Cos'è l'energia libera?

La quantità di lavoro che un sistema termodinamico può eseguire è conosciuta come energia libera. L'energia libera può essere descritta usando due termini: energia libera di Helmholtz e energia libera di Gibbs. In chimica, quando usiamo la parola "energia libera" che significa energia libera di Gibbs. In fisica, l'energia libera si riferisce all'energia libera di Helmholtz. Entrambi i termini sono descritti di seguito.

La seconda legge della termodinamica è correlata all'entropia, e dice "l'entropia dell'universo aumenta in un processo spontaneo". L'entropia è correlata alla quantità di calore generato; questa è la misura in cui l'energia è stata degradata. Ma, in realtà, la quantità di disturbo extra causato da una data quantità di calore q dipende dalla temperatura. Se è già molto caldo, un po 'di calore in più non crea molto più disordine, ma se la temperatura è molto bassa, la stessa quantità di calore causerà un drammatico aumento del disordine. È quindi più appropriato scrivere,

ds = dq / T

Per analizzare la direzione del cambiamento, dobbiamo considerare i cambiamenti sia nel sistema che nell'ambiente circostante. La seguente disuguaglianza di Clausius mostra cosa succede quando l'energia termica viene trasferita tra il sistema e l'ambiente circostante. (Si consideri che il sistema è in equilibrio termico con la temperatura circostante T)

dS - dq / T ≥0. ... (1) 

Se il riscaldamento viene eseguito a volume costante, possiamo scrivere l'equazione di cui sopra (1) come segue. Questa equazione esprime il criterio per cui una reazione spontanea deve avvenire solo in termini di funzioni di stato.

dS - dU / T ≥0

L'equazione può essere riorganizzata per ottenere la seguente equazione.

TdS ≥dU (Equazione 2), e quindi, può essere scritto come

dU - TdS ≤0

L'espressione sopra può essere semplificata usando l'energia di termine Helmholtz, A, che può essere definita come,

A = U-TS

Dalle equazioni precedenti, possiamo ricavare un criterio per una reazione spontanea come dA ≤0. Questo afferma che, un cambiamento in un sistema a temperatura e volume costanti è spontaneo se dA ≤0. Quindi il cambiamento è spontaneo quando corrisponde a una diminuzione dell'energia di Helmholtz. Pertanto, questi sistemi si muovono in un percorso spontaneo, per dare un valore A più basso.

L'energia libera di Gibbs è correlata ai cambiamenti che avvengono a pressione costante. Quando l'energia termica viene trasferita a pressione costante, c'è solo un lavoro di espansione; pertanto, modifichiamo e scriviamo l'equazione 2 come segue.

TdS ≥dH

Questa equazione può essere riorganizzata per dare DH-TdS≤0. Con il termine energia libera di Gibbs, G, questa equazione può essere scritta come,

G = H-TS

A temperatura e pressione costanti, le reazioni chimiche sono spontanee nella direzione di diminuire l'energia libera di Gibbs. Pertanto, dG ≤0

Cos'è l'energia libera standard?

L'energia libera standard è l'energia libera definita in condizioni standard. Le condizioni standard sono la temperatura, 298 K; pressione, 1 atm o 101,3 kPa; e tutti i soluti alla concentrazione di 1 M. L'energia libera standard è indicata come Go.

Qual è la differenza tra energia libera e energia libera standard? • In chimica, l'energia libera è riferita all'energia libera di Gibbs. È collegato ai cambiamenti che avvengono a pressione costante. L'energia libera standard è l'energia libera definita in condizioni standard. • Pertanto, l'energia libera standard viene fornita alla temperatura di 298 K e alla pressione di 1 atm, ma il valore di energia libera può variare in base alla temperatura e alla pressione.