Fő különbség - Ingyenes energia vs entalpia
A szabad energia és az entalpia két termodinamikai kifejezés, amelyek a hőenergia és a termodinamikai rendszerben bekövetkező kémiai reakciók kapcsolatának magyarázatára szolgálnak. A szabad energia vagy a termodinamikus szabad energia a termodinamikai rendszer által elvégezhető munka mennyisége. Más szavakkal, a szabad energia az az energiamennyiség, amely rendelkezésre áll az adott termodinamikai rendszerben a termodinamikai munka elvégzéséhez. Az entalpia viszont egy termodinamikai mennyiség, amely a termodinamikai rendszer teljes energiatartalmát képviseli. A szabad energia és az entalpia közötti legfontosabb különbség az, hogy a szabad energia adja a termodinamikai munka elvégzéséhez rendelkezésre álló teljes energiát, míg az entalpia egy hővé alakítható termodinamikai rendszer teljes energiáját adja.
TARTALOM
1. Áttekintés és kulcsfontosságú különbség
2. Mi a szabad energia
3. Mi az entalpia
4. A szabad energia és az entalpia kapcsolata
5. Egymás melletti összehasonlítás - Ingyenes energia vs entalpia táblázatos formában
6. Összefoglalás
Mi az a szabad energia?
A szabad energia a termodinamikai rendszer számára rendelkezésre álló energiamennyiség a termodinamikai munka elvégzéséhez. A szabad energiának megvan az energia mérete. A termodinamikai rendszer szabad energiájának értékét a rendszer jelenlegi állapota határozza meg; nem a története alapján. A szabad energiának két fő típusa van, amelyekről gyakran beszélnek a termodinamika; Helmholtz-mentes energia és Gibbs-mentes energia.
Helmholtz szabad energia
A Helmholtz-mentes energia az az energia, amely zárt, termodinamikus rendszerben áll rendelkezésre a termodinamikai munkák elvégzéséhez állandó hőmérsékleten és térfogaton. Ennélfogva a Helmholtz-energia negatív értéke azt a maximális munkát jelzi, amelyet a termodinamikai rendszer a térfogatának állandóan tartva végezhet el. Annak érdekében, hogy a térfogat állandó maradjon, a teljes termodinamikai munka egy részét határmunkaként végzik (a rendszer határának megtartása érdekében). A Helmholtz-energia egyenletét az alábbiakban adjuk meg.
A = U - TS
Ahol A jelentése a Helmholtz-féle szabad energia, U a belső energia, T egy hőmérséklet, amely állandó és S a rendszer entrópiája. Az entrópia egy termodinamikai mennyiség, amely azt mutatja, hogy a rendszer hőenergiája nem érhető el a mechanikai munkává történő átalakításhoz.
01. ábra: Hermann von Helmholtz elsőként javasolta a Helmholtz-mentes energia fogalmát
Gibbs szabad energia:
A Gibbs felszabadítja azt az energiát, amely egy zárt, termodinamikus rendszerben rendelkezésre áll, hogy állandó hőmérsékleten és nyomáson végezze a termodinamikai munkát. A rendszer hangereje változhat. A szabad energiát G.-vel jelöljük. A Gibbs-féle szabad energia egyenletét az alábbiakban adjuk meg.
G = H - TS
A fenti egyenletben G jelentése Gibbs-mentes energia, H a rendszer entalpiája, Y a hőmérséklet, amely állandó és S a rendszer entrópiája.
Mi az entalpia?
A rendszer entalpiaja egy termodinamikai mennyiség, amely megegyezik a rendszer teljes hőtartalmával. Ez megegyezik a rendszer belső energiájával, plusz a nyomás és a térfogat szorzatával. Ezért ez egy rendszer termodinamikai tulajdonsága. Az entalpia egyenletét az alábbiakban adjuk meg.
H = U + PV
Ennek megfelelően H a rendszer entalpiája, U a rendszer belső energiája, P a nyomás és V a térfogat. A rendszer entalpiaja annak a rendszernek a hőelvezetésre való képességét jelzi (nem mechanikus munka elvégzésére). Az entalpia H szimbólummal van jelölve.
A rendszer entalpiájának meghatározása lehetővé teszi számunkra annak jelzését, hogy a kémiai reakció exoterm vagy endoterm. A rendszer entalpiájának változása felhasználható a reakciók hőjének meghatározására, valamint annak előrejelzésére, hogy a kémiai reakció spontán vagy nem spontán.
Mi a kapcsolat a szabad energia és az entalpia között?
A Gibbs-féle szabad energia és az entalpia a következő egyenleten keresztül kapcsolódik egymáshoz.
G = H - TS
A fenti egyenletben G jelentése Gibbs-mentes energia, H a rendszer entalpiája, Y a hőmérséklet, amely állandó és S a rendszer entrópiája. G-nek és H-nek is ugyanaz a mértékegysége.
Mi a különbség a szabad energia és az entalpia között?
Ingyenes energia vs entalpia |
|
| A szabad energia a termodinamikai rendszer számára rendelkezésre álló energiamennyiség a termodinamikai munka elvégzéséhez. | A rendszer entalpiaja egy termodinamikai mennyiség, amely megegyezik a rendszer teljes hőtartalmával. |
| Koncepció | |
| A szabad energia adja a termodinamikai munkák elvégzéséhez rendelkezésre álló teljes energiát. | Az entalpia megadja a hővé alakítható rendszer teljes energiáját. |
| Átalakítás | |
| A szabad energia adja a rendszer mechanikai munkájává átalakítható energiát. | Az entalpia adja azt az energiát, amely átalakítható a rendszer nem mechanikus munkájává. |
Összegzés - Ingyenes energia vs entalpia
A termodinamikai rendszer szabad energiája és entalpiája a rendszerben rendelkezésre álló energiát képviseli. A legfontosabb különbség a szabad energia és az entalpia között az, hogy a szabad energia adja a termodinamikai munkák elvégzéséhez rendelkezésre álló teljes energiát, míg az entalpia egy hővé alakítható rendszer teljes energiáját adja.
