Perbezaan antara tenaga bebas gibbs dan tenaga bebas helmholtz

Gibbs Free Energy vs Helmholtz Free Energy

Beberapa perkara berlaku secara spontan, yang lain tidak. Arah perubahan ditentukan oleh pengagihan tenaga. Dalam perubahan spontan, keadaan cenderung ke keadaan di mana tenaga lebih tersebar secara chaotically. Perubahan adalah spontan, jika ia membawa kepada kekangan dan kekacauan yang lebih besar di alam semesta secara keseluruhan. Tahap kekacauan, rawak, atau penyebaran tenaga diukur oleh fungsi negara yang dipanggil entropi. 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. Malah, 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 menulis, 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)

Helmholtz Tenaga Percuma

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); Oleh itu, ia boleh ditulis sebagai DU - TDS ≤ 0

Ungkapan 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 malar 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 Percuma Gibbs

Kami berminat dengan tenaga bebas Gibbs daripada tenaga bebas Helmholtz di kimia makmal kami. Tenaga Bebas Gibbs berkaitan dengan perubahan yang berlaku pada tekanan berterusan. Apabila tenaga haba dipindahkan pada tekanan malar, hanya ada kerja pengembangan; Oleh itu, kita boleh mengubah dan menulis semula persamaan (2) seperti berikut.

TDS ≥ DH

Persamaan ini boleh disusun semula untuk memberi 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.