Differenza tra Gibbs ed Helmholtz Free Energy
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Main Difference - Gibbs vs Helmholtz Free Energy
Ci sono quattro principali potenziali termodinamici che vengono utilizzati nella termodinamica delle reazioni chimiche. Sono energia interna, entalpia, energia libera di Helmholtz e energia libera di Gibbs. L'energia interna è l'energia associata al movimento delle molecole. L'entalpia è il contenuto di calore totale del sistema. Helmholtz Free Energy è il "lavoro utile" che può essere ottenuto dal sistema. L'energia libera di Gibbs è il massimo lavoro reversibile che può essere ottenuto da un sistema. Tutti questi termini descrivono il comportamento di un particolare sistema. La principale differenza tra l'energia libera di Gibbs e Helmholtz è quella L'energia libera di Gibbs viene definita sotto costante pressione mentre l'energia libera di Helmholtz viene definita sotto un volume costante.
Aree chiave coperte
1. Cos'è l'energia libera di Gibbs
- Definizione, equazione per calcolo e applicazioni
2. Cos'è l'energia libera di Helmholtz
- Definizione, equazione per calcolo e applicazioni
3. Qual è la differenza tra Gibbs e Helmholtz Free Energy
- Confronto tra le principali differenze
Termini chiave: entalpia, energia libera di Gibbs, energia libera di Helmholtz, energia interna, potenziali termodinamici 
Cos'è l'energia libera di Gibbs
L'energia libera di Gibbs può essere definita come il massimo lavoro reversibile che può essere ottenuto da un particolare sistema. Per calcolare questa energia libera di Gibbs, il sistema dovrebbe essere a temperatura costante e pressione costante. Il simbolo G è dato per l'energia libera di Gibbs. L'energia libera di Gibbs può essere utilizzata per prevedere se una reazione chimica è spontanea o non spontanea.
L'energia libera di Gibbs viene calcolata dall'unità SI J (Joule). L'energia libera di Gibbs fornisce la massima quantità di lavoro svolto da un sistema chiuso invece di espandere il sistema. L'energia effettiva che si adatta a questa definizione può essere ottenuta quando si considera il processo reversibile. L'energia libera di Gibbs viene sempre calcolata come il cambio di energia. Questo è dato come ΔG. Questo è uguale alla differenza tra l'energia iniziale e l'energia finale. L'equazione per l'energia libera di Gibbs può essere data come sotto.
Equazione
G = U - TS + PV
Dove, G è l'energia libera di Gibbs,
U è l'energia interna del sistema,
T è la temperatura assoluta del sistema,
V è il volume finale del sistema,
P è la pressione assoluta del sistema,
S è l'entropia finale del sistema.
Ma l'entalpia del sistema è uguale all'energia interna del sistema più il prodotto di pressione e volume. Quindi, l'equazione precedente può essere modificata come di seguito.
G = H - TS
o
ΔG = ΔH - TΔS
Se il valore di ΔG è un valore negativo, significa che la reazione è spontanea. Se il valore di ΔG è un valore positivo, la reazione non è spontanea.
Figura 1: una reazione esotermica
Un ΔG negativo indica un valore ΔH negativo. Ciò significa che l'energia viene rilasciata all'ambiente circostante. Si chiama reazione esotermica. Un ΔG positivo indica un valore ΔH positivo. È una reazione endotermica.
Cos'è l'energia libera di Helmholtz
Helmholtz Free Energy può essere definito come il "lavoro utile" che può essere ottenuto da un sistema chiuso. Questo termine è definito per una temperatura costante e un volume costante. Il concetto è stato sviluppato dallo scienziato tedesco Hermann von Helmholtz. Questo termine può essere indicato nella seguente equazione.
Equazione
A = U - TS
Dove, A è l'energia libera di Helmholtz,
U è l'energia interna,
T è la temperatura assoluta,
S è l'entropia finale del sistema.
Per le reazioni spontanee, ΔA è negativo. Pertanto, quando si considera una reazione chimica in un sistema, il cambiamento nell'energia che è a temperatura e volume costanti dovrebbe essere un valore negativo affinché possa essere una reazione spontanea.
Differenza tra Gibbs ed Helmholtz Free Energy
Definizione
Energia libera di Gibbs: L'energia libera di Gibbs può essere definita come il massimo lavoro reversibile che può essere ottenuto da un particolare sistema.
Energia libera di Helmholtz: Helmholtz Free Energy può essere definito come il "lavoro utile" che può essere ottenuto da un sistema chiuso.
Parametri costanti
Energia libera di Gibbs: L'energia libera di Gibbs viene calcolata per sistemi a temperatura e pressione costanti.
Energia libera di Helmholtz: L'energia libera di Helmholtz viene calcolata per sistemi a temperatura e volume costanti.
Applicazione
Energia libera di Gibbs: L'energia libera di Gibbs viene spesso utilizzata poiché considera una condizione di pressione costante.
Energia libera di Helmholtz: L'energia libera di Helmholtz non è molto usata perché considera una condizione di volume costante.
Reazioni chimiche
Energia libera di Gibbs: Le reazioni chimiche sono spontanee quando il cambiamento di energia libera di Gibbs è negativo.
Energia libera di Helmholtz: Le reazioni chimiche sono spontanee quando il cambiamento di energia libera di Helmholtz è negativo.
Conclusione
L'energia libera di Gibbs e l'energia libera di Helmholtz sono due termini termodinamici usati per descrivere termodinamicamente il comportamento di un sistema. Entrambi questi termini includono l'energia interna del sistema. La principale differenza tra l'energia libera di Gibbs e di Helmholtz è che l'energia libera di Gibbs è definita sotto pressione costante, mentre l'energia libera di Helmholtz è definita sotto un volume costante.
Riferimenti:
1. "Energia libera di Helmholtz". Helmholtz e Gibbs Energie libere, disponibili qui. Accesso 25 settembre 2017.
2. "Energia libera di Gibbs." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 12 settembre 2017, disponibile qui. Accesso 25 settembre 2017.
3. "Helmholtz free energy." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 12 settembre 2017, disponibile qui. Accesso 25 settembre 2017.
Cortesia dell'immagine:
1. "ThermiteReaction" per utente: Nikthestunned (Wikipedia) - Opera propria - anche su Flickr (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
