Galvenā atšķirība - brīvā enerģija pret entalpiju
Brīvā enerģija un entalpija ir divi termodinamiskie termini, ko izmanto, lai izskaidrotu saistību starp siltumenerģiju un ķīmiskajām reakcijām, kas notiek termodinamiskajā sistēmā. Brīvā enerģija jeb termodinamiskā brīvā enerģija ir darba apjoms, ko var veikt termodinamiskā sistēma. Citiem vārdiem sakot, brīvā enerģija ir enerģijas daudzums, kas ir pieejams šajā termodinamiskajā sistēmā, lai veiktu termodinamisko darbu. No otras puses, entalpija ir termodinamisks lielums, kas atspoguļo kopējo enerģijas saturu termodinamiskajā sistēmā. Galvenā atšķirība starp brīvo enerģiju un entalpiju ir tā, ka brīvā enerģija dod kopējo enerģiju, kas pieejama termodinamiskā darba veikšanai, turpretim entalpija sniedz kopējo termodinamiskās sistēmas enerģiju, ko var pārvērst siltumā.
Kas ir brīvā enerģija?
Brīvā enerģija ir enerģijas daudzums, kas pieejams termodinamiskai sistēmai termodinamiskā darba veikšanai. Brīvajai enerģijai ir enerģijas izmēri. Termodinamiskās sistēmas brīvās enerģijas vērtību nosaka sistēmas pašreizējais stāvoklis; nevis pēc tās vēstures. Termodinamikā bieži tiek apspriesti divi galvenie brīvās enerģijas veidi; Helmholca brīvā enerģija un Gibsa brīvā enerģija.
Helmholca brīvā enerģija
Helmholca brīvā enerģija ir enerģija, kas ir pieejama slēgtā termodinamiskā sistēmā, lai veiktu termodinamisko darbu nemainīgā temperatūrā un tilpumā. Tādējādi Helmholca enerģijas negatīvā vērtība norāda maksimālo darbu, ko termodinamiskā sistēma var veikt, turot nemainīgu tilpumu. Lai tilpums būtu nemainīgs, daļa no kopējā termodinamiskā darba tiek veikta kā robeždarbs (lai saglabātu sistēmas robežu tādu, kāda tā ir). Helmholca enerģijas vienādojums ir dots zemāk.
A=U – TS
Kur A ir Helmholca brīvā enerģija, U ir iekšējā enerģija, T ir temperatūra, kas ir konstante, un S ir sistēmas entropija. Entropija ir termodinamisks lielums, kas atspoguļo sistēmas siltumenerģijas nepieejamību, lai to pārveidotu mehāniskā darbā.
Attēls 01: Hermanis fon Helmholcs bija pirmais, kurš ierosināja Helmholca brīvās enerģijas koncepciju
Gibbs Free Energy:
Gibbs atbrīvo enerģiju, kas ir pieejama slēgtā termodinamiskā sistēmā, lai veiktu termodinamisko darbu nemainīgā temperatūrā un spiedienā. Sistēmas apjoms var atšķirties. Brīvo enerģiju apzīmē ar G. Gibsa brīvās enerģijas vienādojums ir dots zemāk.
G=H – TS
Iepriekš minētajā vienādojumā G ir Gibsa brīvā enerģija, H ir sistēmas entalpija, Y ir temperatūra, kas ir konstante, un S ir sistēmas entropija.
Kas ir entalpija?
Sistēmas entalpija ir termodinamisks lielums, kas līdzvērtīgs sistēmas kopējam siltuma saturam. Tas ir vienāds ar sistēmas iekšējo enerģiju plus spiediena un tilpuma reizinājumu. Tāpēc tā ir sistēmas termodinamiskā īpašība. Entalpijas vienādojums ir dots zemāk.
H=U + PV
Attiecīgi H ir sistēmas entalpija, U ir sistēmas iekšējā enerģija, P ir spiediens un V ir tilpums. Sistēmas entalpija norāda uz šīs sistēmas spēju izdalīt siltumu (veikt nemehānisku darbu). Entalpiju apzīmē ar simbolu H.
Sistēmas entalpijas noteikšana ļauj mums norādīt, vai ķīmiskā reakcija ir eksotermiska vai endotermiska. Sistēmas entalpijas izmaiņas var izmantot, lai noteiktu reakciju siltumu un arī prognozētu, vai ķīmiskā reakcija ir spontāna vai nespontāna.
Kāda ir saistība starp brīvo enerģiju un entalpiju?
Gibsa brīvā enerģija un entalpija ir saistītas ar šādu vienādojumu.
G=H – TS
Iepriekš minētajā vienādojumā G ir Gibsa brīvā enerģija, H ir sistēmas entalpija, Y ir temperatūra, kas ir konstante, un S ir sistēmas entropija. Gan G, gan H ir vienādas mērvienības.
Kāda ir atšķirība starp brīvo enerģiju un entalpiju?
Bezmaksas enerģija pret entalpiju |
|
| Brīvā enerģija ir enerģijas daudzums, kas pieejams termodinamiskai sistēmai termodinamiskā darba veikšanai. | Sistēmas entalpija ir termodinamisks lielums, kas līdzvērtīgs sistēmas kopējam siltuma saturam. |
| Koncepcija | |
| Brīvā enerģija sniedz kopējo termodinamiskā darba veikšanai pieejamo enerģiju. | Entalpija sniedz kopējo sistēmas enerģiju, ko var pārvērst siltumā. |
| Reklāmguvums | |
| Brīvā enerģija dod enerģiju, ko var pārvērst sistēmas mehāniskajā darbā. | Entalpija dod enerģiju, ko var pārvērst sistēmas nemehāniskā darbā. |
Kopsavilkums - brīvā enerģija pret entalpiju
Brīvā enerģija un termodinamiskās sistēmas entalpija atspoguļo enerģiju, kas ir pieejama sistēmā. Galvenā atšķirība starp brīvo enerģiju un entalpiju ir tā, ka brīvā enerģija sniedz kopējo enerģiju, kas pieejama termodinamiskā darba veikšanai, turpretim entalpija sniedz kopējo sistēmas enerģiju, ko var pārvērst siltumā.
