Differenza tra energia libera ed entalpia

Differenza chiave - gratuita Energia vs Entalpia
 

L'energia libera e l'entalpia sono due termini termodinamici usati per spiegare la relazione tra l'energia termica e le reazioni chimiche che si verificano in un sistema termodinamico. Energia libera o energia libera termodinamica è la quantità di lavoro che un sistema termodinamico può svolgere. In altre parole, l'energia libera è la quantità di energia disponibile in quel sistema termodinamico per eseguire il lavoro termodinamico. L'entalpia, d'altra parte, è una quantità termodinamica che rappresenta il contenuto energetico totale in un sistema termodinamico. Il differenza fondamentale tra energia libera ed entalpia è quella l'energia libera fornisce l'energia totale disponibile per eseguire il lavoro termodinamico mentre l'entalpia fornisce l'energia totale di un sistema termodinamico che può essere convertito in calore.

CONTENUTO

1. Panoramica e differenza chiave
2. Cos'è l'energia libera
3. Cos'è l'entalpia
4. Relazione tra energia libera ed entalpia
5. Confronto affiancato - Energia libera contro entalpia in forma tabulare
6. Sommario

Cos'è l'energia libera?

L'energia libera è la quantità di energia disponibile per un sistema termodinamico per eseguire il lavoro termodinamico. L'energia libera ha le dimensioni dell'energia. Il valore dell'energia libera di un sistema termodinamico è determinato dallo stato attuale del sistema; non dalla sua storia. Ci sono due tipi principali di energia libera spesso discussi in termodinamica; Helmholtz libera energia e Gibbs libera energia.

Helmholtz Free Energy

L'energia libera di Helmholtz è l'energia che è disponibile in un sistema termodinamico chiuso per eseguire il lavoro termodinamico a temperatura e volume costanti. Quindi, il valore negativo dell'energia di Helmholtz indica il lavoro massimo che un sistema termodinamico può svolgere mantenendo il suo volume costante. Per mantenere costante il volume, parte del lavoro termodinamico totale viene svolto come lavoro al contorno (per mantenere il limite del sistema così com'è). L'equazione dell'energia di Helmholtz è riportata di seguito.

A = U - TS

Dove A è l'energia libera di Helmholtz, U è l'energia interna, T è una temperatura, che è una costante e S è l'entropia del sistema. L'entropia è una quantità termodinamica che rappresenta l'indisponibilità dell'energia termica di un sistema per la conversione in lavoro meccanico.

Figura 01: Hermann von Helmholtz è stato il primo a proporre il concetto di energia libera di Helmholtz

Energia libera di Gibbs:

L'energia libera di Gibbs è l'energia disponibile in un sistema termodinamico chiuso per eseguire il lavoro termodinamico a temperatura e pressione costanti. Il volume del sistema può variare. L'energia libera è indicata da G. L'equazione di energia libera di Gibbs è riportata di seguito.

G = H - TS

Nell'equazione sopra, G è energia libera di Gibbs, H è l'entalpia del sistema, Y è la temperatura, che è una costante e S è l'entropia del sistema.

Cos'è l'entalpia?

L'entalpia di un sistema è una quantità termodinamica equivalente al contenuto di calore totale di un sistema. È uguale all'energia interna del sistema più il prodotto di pressione e volume. Pertanto, è una proprietà termodinamica di un sistema. Il equazione dell'entalpia è dato sotto.

H = U + PV

Di conseguenza, H è l'entalpia del sistema, U è l'energia interna del sistema, P è la pressione e V è il volume. L'entalpia di un sistema è l'indicazione della capacità di quel sistema di rilasciare calore (per eseguire lavori non meccanici). L'entalpia è indicata dal simbolo H.

Determinare l'entalpia di un sistema ci consente di indicare se una reazione chimica è esotermica o endotermica. Il cambiamento nell'entalpia di un sistema può essere utilizzato per determinare il calore delle reazioni e anche per prevedere se una reazione chimica è spontanea o non spontanea.

Qual è la relazione tra energia libera ed entalpia?

L'energia libera di Gibbs e l'entalpia sono collegate attraverso la seguente equazione.

G = H - TS

Nell'equazione di cui sopra, G è energia libera di Gibbs, H è l'entalpia del sistema, Y è la temperatura, che è una costante e S è l'entropia del sistema. Sia G che H hanno le stesse unità di misura.

Qual è la differenza tra energia libera ed entalpia?

Energia libera vs Entalpia
L'energia libera è la quantità di energia disponibile per un sistema termodinamico per eseguire il lavoro termodinamico.	L'entalpia di un sistema è una quantità termodinamica equivalente al contenuto di calore totale di un sistema.
Concetto
L'energia libera fornisce l'energia totale disponibile per eseguire il lavoro termodinamico.	L'entalpia fornisce l'energia totale di un sistema che può essere convertito in calore.
Conversione
L'energia libera fornisce l'energia che può essere convertita in lavoro meccanico del sistema.	L'entalpia fornisce l'energia che può essere convertita in lavoro non meccanico del sistema.

Sommario - Gratuito Energia vs Entalpia

L'energia libera e l'entalpia di un sistema termodinamico rappresentano l'energia disponibile in un sistema. La differenza chiave tra energia libera ed entalpia è che l'energia libera fornisce l'energia totale disponibile per eseguire il lavoro termodinamico mentre l'entalpia fornisce l'energia totale di un sistema che può essere convertito in calore.

Riferimento:

1. Gli editori di Encyclopædia Britannica. "Energia libera". Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, inc., 5 gennaio 2012. Disponibile qui
2. Helmenstine, Anne Marie, D. "Cos'è l'entalpia in chimica e fisica?" ThoughtCo, 25 gennaio 2018. Disponibile qui
3. "Energia libera di Helmholtz." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 17 febbraio 2018. Disponibile qui
4. "Gibbs (Free) Energy." Chemistry LibreTexts, Libretexts, 12 gen. 2018. Disponibile qui

Cortesia dell'immagine:

1. "Hermann von Helmholtz" (dominio pubblico) via Commons Wikimedia