Ero vapaan energian ja entalpian välillä

Avainero - ilmainen energia vs. Enthalpy
 

Vapaa energia ja entalpia ovat kaksi termodynaamista termiä, joita käytetään selittämään lämpöenergian ja termodynaamisessa järjestelmässä tapahtuvien kemiallisten reaktioiden välistä suhdetta. Vapaa energia tai termodynaaminen vapaa energia on määrä työtä, jonka termodynaaminen järjestelmä voi suorittaa. Toisin sanoen vapaa energia on energian määrä, joka on käytettävissä kyseisessä termodynaamisessa järjestelmässä termodynaamisen työn suorittamiseksi. Entalpia on termodynaaminen määrä, joka edustaa termodynaamisen järjestelmän kokonaisenergiapitoisuutta. avainero vapaan energian ja entalpian välillä on se vapaa energia antaa koko käytettävissä olevan energian termodynaamisen työn suorittamiseksi, kun taas entalpia antaa termodynaamisen järjestelmän kokonaisenergian, joka voidaan muuntaa lämmöksi.

SISÄLLYS

1. Yleiskatsaus ja keskeiset erot
2. Mikä on vapaa energia
3. Mikä on entalpia
4. Vapaan energian ja entalpian suhde
5. Vertailu rinnakkain - vapaa energia vs entalpia taulukkomuodossa
6. Yhteenveto

Mikä on vapaa energia?

Vapaa energia on energiamäärä, joka on käytettävissä termodynaamisessa järjestelmässä termodynaamisen työn suorittamiseksi. Vapaalla energialla on energian mitat. Termodynaamisen järjestelmän vapaan energian arvo määräytyy järjestelmän nykyisen tilan perusteella; ei sen historian perusteella. Termodynamiikassa on kahta päätyyppiä vapaata energiaa, joista usein keskustellaan; Helmholtz vapaa energia ja Gibbs vapaa energia.

Helmholtz vapaa energia

Helmholtzin vapaa energia on energia, jota on saatavana suljetussa, termodynaamisessa järjestelmässä termodynaamisen työn suorittamiseksi vakiolämpötilassa ja -tilavuudessa. Siksi Helmholtz-energian negatiivinen arvo osoittaa suurimman työn, jonka termodynaaminen järjestelmä voi suorittaa pitämällä tilavuutensa vakiona. Jotta tilavuus pysyy vakiona, osa termodynaamisesta työstä tehdään rajatyönä (järjestelmän rajan pitämiseksi sellaisena kuin se on). Alla on esitetty Helmholtz-energian yhtälö.

A = U - TS

Missä A on Helmholtz-vapaa energia, U on sisäinen energia, T on lämpötila, joka on vakio ja S on järjestelmän entropia. Entropia on termodynaaminen määrä, joka edustaa järjestelmän lämpöenergian puuttumista mekaaniseen työhön.

Kuva 01: Hermann von Helmholtz ehdotti ensimmäisenä Helmholtz-vapaan energian käsitettä

Gibbs vapaa energia:

Gibbs vapauttaa energiaa energiaa, jota on saatavana suljetussa, termodynaamisessa järjestelmässä termodynaamisen työn suorittamiseksi vakiolämpötilassa ja paineessa. Järjestelmän tilavuus voi vaihdella. Vapaa energia merkitään G. Gibbs-vapaan energian yhtälö on annettu alla.

G = H-TS

Yllä olevassa yhtälössä G on Gibbs-vapaa energia, H on järjestelmän entalpia, Y on lämpötila, joka on vakio ja S on järjestelmän entropia.

Mikä on Enthalpy?

Järjestelmän entalpia on termodynaaminen määrä, joka vastaa järjestelmän kokonaislämpöpitoisuutta. Se on yhtä suuri kuin järjestelmän sisäinen energia plus paineen ja tilavuuden tuote. Siksi se on järjestelmän termodynaaminen ominaisuus. entalpian yhtälö on annettu alla.

H = U + PV

Vastaavasti H on järjestelmän entalpia, U on järjestelmän sisäinen energia, P on paine ja V on tilavuus. Järjestelmän entalpia on osoitus järjestelmän kyvystä vapauttaa lämpöä (tehdä ei-mekaanisia töitä). Entalpia on merkitty symbolilla H.

Järjestelmän entalpian määrittäminen antaa meille mahdollisuuden osoittaa, onko kemiallinen reaktio eksoterminen vai endoterminen. Järjestelmän entalpian muutosta voidaan käyttää määrittämään reaktioiden lämpö ja myös ennustamaan onko kemiallinen reaktio spontaani vai ei-spontaani.

Mikä on vapaan energian ja entalpian välinen suhde??

Gibbsin vapaa energia ja entalpia liittyvät toisiinsa seuraavan yhtälön avulla.

G = H-TS

Yllä olevassa yhtälössä G on Gibbs-vapaa energia, H on järjestelmän entalpia, Y on lämpötila, joka on vakio ja S on järjestelmän entroopia. Sekä G: llä että H: llä on samat mittayksiköt.

Mikä on ero vapaan energian ja entalpian välillä?

Vapaa energia vs Enthalpy
Vapaa energia on energiamäärä, joka on käytettävissä termodynaamisessa järjestelmässä termodynaamisen työn suorittamiseksi.	Järjestelmän entalpia on termodynaaminen määrä, joka vastaa järjestelmän kokonaislämpöpitoisuutta.
Konsepti
Vapaa energia antaa kaiken käytettävissä olevan energian termodynaamisen työn suorittamiseksi.	Entalpia antaa kokonaisenergian järjestelmälle, joka voidaan muuntaa lämmöksi.
muuntaminen
Vapaa energia antaa energian, joka voidaan muuntaa järjestelmän mekaaniseksi työksi.	Entalpia antaa energian, joka voidaan muuntaa järjestelmän ei-mekaaniseksi työksi.

Yhteenveto - Vapaa energia vs. Enthalpy

Termodynaamisen järjestelmän vapaa energia ja entalpia edustavat järjestelmässä käytettävissä olevaa energiaa. Keskeinen ero vapaan energian ja entalpian välillä on, että vapaa energia antaa koko käytettävissä olevan energian termodynaamisen työn suorittamiseen, kun taas entalpia antaa järjestelmän, joka voidaan muuntaa lämmöksi, kokonaisenergian.

Viite:

1.Encyclopædia Britannican toimittajat. "Ilmaista energiaa." Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, inc., 5. tammikuuta 2012. Saatavilla täältä
2.Helmenstine, Anne Marie, D. "Mikä on entalpia kemiassa ja fysiikassa?" ThoughtCo, 25. tammikuuta 2018. Saatavilla täältä
3. ”Helmholtz vapauttaa energiaa.” Wikipedia, Wikimedia Foundation, 17. helmikuuta 2018. Saatavilla täältä
4. “Gibbs (vapaa) energia.” Kemia LibreTexts, Libretexts, 12. tammikuuta 2018. Saatavilla täältä

Kuvan kohteliaisuus:

1. 'Hermann von Helmholtz' (Public Domain) Commons Wikimedian kautta