Ključna razlika – besplatna energija u odnosu na enthalpiju
Slobodna energija i entalpija su dva termodinamička termina koja se koriste da objasne odnos između toplotne energije i hemijskih reakcija koje se dešavaju u termodinamičkom sistemu. Slobodna energija ili termodinamička slobodna energija je količina rada koju termodinamički sistem može izvršiti. Drugim riječima, slobodna energija je količina energije koja je dostupna u tom termodinamičkom sistemu za obavljanje termodinamičkog rada. Entalpija je, s druge strane, termodinamička veličina koja predstavlja ukupni energetski sadržaj u termodinamičkom sistemu. Ključna razlika između slobodne energije i entalpije je u tome što slobodna energija daje ukupnu energiju dostupnu za obavljanje termodinamičkog rada, dok entalpija daje ukupnu energiju termodinamičkog sistema koja se može pretvoriti u toplinu.
Šta je besplatna energija?
Slobodna energija je količina energije koja je dostupna termodinamičkom sistemu za obavljanje termodinamičkog rada. Slobodna energija ima dimenzije energije. Vrijednost slobodne energije termodinamičkog sistema određena je trenutnim stanjem sistema; ne svojom istorijom. Postoje dva glavna tipa slobodne energije o kojima se često raspravlja u termodinamici; Helmholtzova besplatna energija i Gibbsova besplatna energija.
Helmholtz Free Energy
Slobodna energija Helmholtza je energija koja je dostupna u zatvorenom, termodinamičkom sistemu za obavljanje termodinamičkog rada pri konstantnoj temperaturi i zapremini. Dakle, negativna vrijednost Helmholtzove energije ukazuje na maksimalni rad koji termodinamički sistem može izvršiti držeći svoju zapreminu konstantnom. Da bi volumen bio konstantan, dio ukupnog termodinamičkog rada se obavlja kao granični rad (da bi se održala granica sistema kakva jeste). Jednačina Helmholcove energije je data u nastavku.
A=U – TS
Gdje je A Helmholtzova slobodna energija, U je unutrašnja energija, T je temperatura, koja je konstanta, a S je entropija sistema. Entropija je termodinamička veličina koja predstavlja nedostupnost toplotne energije sistema za pretvaranje u mehanički rad.
Slika 01: Hermann von Helmholtz je prvi predložio koncept Helmholtzove slobodne energije
Gibbs Free Energy:
Gibbsova slobodna energija je energija koja je dostupna u zatvorenom, termodinamičkom sistemu za obavljanje termodinamičkog rada pri konstantnoj temperaturi i pritisku. Jačina sistema može varirati. Slobodna energija je označena sa G. Jednačina Gibbsove slobodne energije je data ispod.
G=H – TS
U gornjoj jednačini, G je Gibbsova slobodna energija, H je entalpija sistema, Y je temperatura, koja je konstanta, a S je entropija sistema.
Šta je entalpija?
Entalpija sistema je termodinamička veličina ekvivalentna ukupnom sadržaju toplote u sistemu. Ona je jednaka unutrašnjoj energiji sistema plus proizvod pritiska i zapremine. Dakle, to je termodinamičko svojstvo sistema. Jednačina entalpije je data ispod.
H=U + PV
Prema tome, H je entalpija sistema, U je unutrašnja energija sistema, P je pritisak i V je zapremina. Entalpija sistema je pokazatelj sposobnosti tog sistema da oslobađa toplotu (da obavlja nemehanički rad). Entalpija je označena simbolom H.
Određivanje entalpije sistema nam omogućava da naznačimo da li je hemijska reakcija egzotermna ili endotermna. Promjena entalpije sistema može se koristiti za određivanje topline reakcija, kao i za predviđanje da li je kemijska reakcija spontana ili nespontana.
Kakav je odnos između slobodne energije i entalpije?
Gibbsova slobodna energija i entalpija su povezane kroz sljedeću jednačinu.
G=H – TS
U gornjoj jednačini, G je Gibbsova slobodna energija, H je entalpija sistema, Y je temperatura, koja je konstanta, a S je entropija sistema. I G i H imaju iste mjerne jedinice.
Koja je razlika između slobodne energije i entalpije?
Free Energy vs Enthalpy |
|
| Slobodna energija je količina energije koja je dostupna termodinamičkom sistemu za obavljanje termodinamičkog rada. | Entalpija sistema je termodinamička veličina ekvivalentna ukupnom sadržaju toplote u sistemu. |
| Koncept | |
| Besplatna energija daje ukupnu energiju dostupnu za obavljanje termodinamičkog rada. | Entalpija daje ukupnu energiju sistema koja se može pretvoriti u toplinu. |
| Konverzija | |
| Besplatna energija daje energiju koja se može pretvoriti u mehanički rad sistema. | Entalpija daje energiju koja se može pretvoriti u nemehanički rad sistema. |
Sažetak – Besplatna energija vs Enthalpy
Slobodna energija i entalpija termodinamičkog sistema predstavljaju energiju koja je dostupna u sistemu. Ključna razlika između slobodne energije i entalpije je u tome što slobodna energija daje ukupnu energiju dostupnu za obavljanje termodinamičkog rada, dok entalpija daje ukupnu energiju sistema koja se može pretvoriti u toplinu.
