Unterschied zwischen freier Energie und Standardfreier Energie

Freie Energie gegen Standard Freie Energie

Was ist freie Energie??

Die Menge an Arbeit, die ein thermodynamisches System leisten kann, wird als freie Energie bezeichnet. Freie Energie kann mit zwei Begriffen beschrieben werden: Helmholtz-freie Energie und Gibbs-freie Energie. Wenn wir in der Chemie das Wort "freie Energie" verwenden, bedeutet dies Gibbs freie Energie. Freie Energie bezieht sich in der Physik auf freie Helmholtz-Energie. Beide Begriffe werden im Folgenden beschrieben.

Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik bezieht sich auf die Entropie, und es heißt: "Die Entropie des Universums nimmt spontan zu." Entropie bezieht sich auf die erzeugte Wärmemenge; Das ist das Ausmaß, in dem die Energie abgebaut wurde. Tatsächlich hängt die Menge an zusätzlicher Störung, die durch eine bestimmte Wärmemenge q verursacht wird, von der Temperatur ab. Wenn es bereits sehr heiß ist, führt etwas mehr Wärme nicht zu mehr Unordnung, aber wenn die Temperatur sehr niedrig ist, führt die gleiche Wärmemenge zu einem dramatischen Anstieg der Unordnung. Es ist daher angemessener zu schreiben,

ds = dq / T

Um die Richtung der Veränderung zu analysieren, müssen wir Änderungen in System und Umgebung berücksichtigen. Die folgende Clausius-Ungleichung zeigt, was passiert, wenn Wärmeenergie zwischen dem System und der Umgebung übertragen wird. (Bedenken Sie, dass sich das System bei der Temperatur T im thermischen Gleichgewicht befindet.)

dS - dq / T ≥ 0 ... (1) 

Wenn das Erwärmen bei konstantem Volumen erfolgt, können wir die obige Gleichung (1) wie folgt schreiben. Diese Gleichung drückt das Kriterium aus, dass eine spontane Reaktion nur in Form von Zustandsfunktionen stattfindet.

dS - dU / T ≥ 0

Die Gleichung kann neu angeordnet werden, um die folgende Gleichung zu erhalten.

TdS ≥dU (Gleichung 2), und deshalb kann es als geschrieben werden

dU - TdS ≤ 0

Der obige Ausdruck kann durch die Verwendung des Begriffs Helmholtz-Energie A vereinfacht werden, der als definiert werden kann,

A = U-TS

Aus den obigen Gleichungen können wir ein Kriterium für eine spontane Reaktion als dA ≤ 0 ableiten. Dies besagt, dass eine Änderung in einem System bei konstanter Temperatur und Volumen spontan ist, wenn dA ≤ 0 ist. Veränderung ist also spontan, wenn sie einer Abnahme der Helmholtz-Energie entspricht. Daher bewegen sich diese Systeme in einem spontanen Pfad, um einen niedrigeren A-Wert zu erhalten.

Gibbs freie Energie hängt mit den Veränderungen zusammen, die bei konstantem Druck stattfinden. Wenn Wärmeenergie bei konstantem Druck übertragen wird, gibt es nur Expansionsarbeit; Daher modifizieren und schreiben wir die Gleichung 2 wie folgt.

TdS ≥dH

Diese Gleichung kann umgestellt werden, um zu geben dH-TdS ≤ 0. Mit dem Begriff Gibbs freie Energie, G, kann diese Gleichung als geschrieben werden,

G = H-TS

Bei konstanter Temperatur und konstantem Druck laufen chemische Reaktionen spontan ab, um die freie Gibbs-Energie zu verringern. Daher ist dG ≤ 0

Was ist Standard Free Energy??

Standardfreie Energie ist die unter Standardbedingungen definierte freie Energie. Die Standardbedingungen sind die Temperatur 298 K; Druck 1 atm oder 101,3 kPa; und alle gelösten Stoffe bei einer Konzentration von 1 M. Standardfreie Energie wird als Go bezeichnet.

Was ist der Unterschied zwischen freier Energie und Standardfreier Energie?? • In der Chemie wird freie Energie als freie Energie von Gibbs bezeichnet. Es hängt mit den Änderungen zusammen, die bei konstantem Druck stattfinden. Standardfreie Energie ist die unter Standardbedingungen definierte freie Energie. • Daher wird bei einer Temperatur von 298 K und einem Druck von 1 atm standardmässig freie Energie bereitgestellt. Der Wert der freien Energie kann sich jedoch je nach Temperatur und Druck ändern.