Perbezaan antara tenaga bebas dan tenaga bebas standard

Tenaga Percuma vs Tenaga Percuma Standard

Apa itu Tenaga Percuma?

Jumlah kerja yang dapat dilakukan oleh sistem termodinamik dikenali sebagai tenaga bebas. Tenaga Percuma boleh diterangkan menggunakan dua istilah, Helmholtz Free Energy dan Gibbs Free Energy. Dalam kimia, apabila kita menggunakan perkataan "tenaga bebas" yang bermaksud tenaga bebas gibbs. Dalam Fizik, Tenaga Percuma Merujuk kepada Helmholtz Free Energy. Kedua -dua istilah diterangkan di bawah.

Undang -undang termodinamik kedua berkaitan dengan entropi, dan ia berkata, "Entropi alam semesta meningkat dalam proses spontan."Entropi berkaitan dengan jumlah haba yang dihasilkan; itu adalah sejauh mana tenaga telah dihina. Tetapi, pada hakikatnya, jumlah gangguan tambahan yang disebabkan oleh jumlah haba q bergantung pada suhu. Sekiranya sudah sangat panas, sedikit haba tambahan tidak menimbulkan lebih banyak gangguan, tetapi jika suhu sangat rendah, jumlah haba yang sama akan menyebabkan peningkatan dramatik dalam gangguan. Oleh itu, lebih sesuai untuk ditulis,

ds = dq/t

Untuk menganalisis arah perubahan, kita perlu mempertimbangkan perubahan dalam kedua -dua sistem dan sekitarnya. Ketidaksamaan Clausius berikut menunjukkan apa yang berlaku apabila tenaga haba dipindahkan antara sistem dan sekitarnya. (Pertimbangkan sistem dalam keseimbangan terma dengan sekitarnya pada suhu t)

DS - DQ/T ≥0 .... (1) 

Sekiranya pemanasan dilakukan pada jumlah tetap, kita boleh menulis persamaan di atas (1) seperti berikut. Persamaan ini menyatakan kriteria untuk tindak balas spontan berlaku dari segi fungsi negara sahaja.

DS - DU/T ≥0

Persamaan boleh disusun semula untuk mendapatkan persamaan berikut.

TDS ≥du (Persamaan 2), dan oleh itu, ia boleh ditulis sebagai

DU - TDS ≤0

Ekspresi di atas dapat dipermudahkan dengan menggunakan istilah Helmholtz Energy, A, yang dapat ditakrifkan sebagai,

A = U-TS

Dari persamaan di atas, kita dapat memperoleh kriteria untuk tindak balas spontan sebagai DA ≤0. Ini menyatakan bahawa, perubahan dalam sistem pada suhu dan isipadu tetap adalah spontan jika da ≤0. Oleh itu, perubahan adalah spontan apabila ia sepadan dengan penurunan tenaga Helmholtz. Oleh itu, sistem ini bergerak dalam laluan spontan, untuk memberikan nilai yang lebih rendah.

Tenaga Bebas Gibbs berkaitan dengan perubahan yang berlaku pada tekanan berterusan. Apabila tenaga haba dipindahkan pada tekanan malar, hanya ada kerja pengembangan; Oleh itu, kami mengubah dan menulis Persamaan 2 seperti berikut.

TDS ≥DH

Persamaan ini dapat disusun semula untuk diberikan DH-TDS≤0. Dengan istilah Gibbs Free Energy, G, persamaan ini boleh ditulis sebagai,

G = h-ts

Pada suhu dan tekanan yang berterusan, tindak balas kimia adalah spontan ke arah penurunan tenaga bebas Gibbs. Oleh itu, dg ≤0

Apakah Tenaga Percuma Standard?

Tenaga bebas standard adalah tenaga bebas yang ditakrifkan pada keadaan standard. Keadaan standard adalah suhu, 298 K; tekanan, 1 atm atau 101.3 kPa; dan semua larutan pada kepekatan 1 m. Tenaga bebas standard dilambangkan sebagai pergi.