nyckelskillnad – fri energi vs entalpi
Fri energi och entalpi är två termodynamiska termer som används för att förklara sambandet mellan värmeenergi och kemiska reaktioner som sker i ett termodynamiskt system. Fri energi eller termodynamisk fri energi är mängden arbete som ett termodynamiskt system kan utföra. Med andra ord är fri energi mängden energi som är tillgänglig i det termodynamiska systemet för att utföra termodynamiskt arbete. Entalpi, å andra sidan, är en termodynamisk storhet som representerar det totala energiinnehållet i ett termodynamiskt system. Den viktigaste skillnaden mellan fri energi och entalpi är att fri energi ger den totala energin som är tillgänglig för att utföra termodynamiskt arbete medan entalpi ger den totala energin för ett termodynamiskt system som kan omvandlas till värme.
Vad är gratis energi?
Fri energi är den mängd energi som är tillgänglig för ett termodynamiskt system för att utföra termodynamiskt arbete. Fri energi har dimensioner av energi. Värdet på den fria energin i ett termodynamiskt system bestäms av systemets nuvarande tillstånd; inte av dess historia. Det finns två huvudtyper av fri energi som ofta diskuteras inom termodynamiken; Helmholtz fri energi och Gibbs fri energi.
Helmholtz Free Energy
Den Helmholtz fria energin är den energi som finns tillgänglig i ett slutet, termodynamiskt system för att utföra termodynamiskt arbete vid konstant temperatur och volym. Följaktligen indikerar det negativa värdet av Helmholtz-energi det maximala arbete som ett termodynamiskt system kan utföra genom att hålla dess volym konstant. För att hålla volymen konstant görs en del av det totala termodynamiska arbetet som gränsarbete (för att behålla systemets gräns som den är). Ekvationen för Helmholtz energi ges nedan.
A=U – TS
Där A är Helmholtz fria energi, U är den inre energin, T är en temperatur som är en konstant och S är entropin i systemet. Entropi är en termodynamisk storhet som representerar otillgängligheten hos ett systems termiska energi för omvandling till mekaniskt arbete.
Figur 01: Hermann von Helmholtz var den första som föreslog konceptet Helmholtz fri energi
Gibbs Free Energy:
Gibbs fria energi den energi som finns tillgänglig i ett slutet, termodynamiskt system för att utföra termodynamiskt arbete vid konstant temperatur och tryck. Systemets volym kan variera. Fri energi betecknas med G. Ekvationen för Gibbs fria energi ges nedan.
G=H – TS
I ovanstående ekvation är G Gibbs fria energi, H är systemets entalpi, Y är temperaturen som är en konstant och S är systemets entropi.
Vad är entalpi?
Entalpi av ett system är en termodynamisk storhet som motsvarar det totala värmeinnehållet i ett system. Det är lika med systemets inre energi plus produkten av tryck och volym. Därför är det en termodynamisk egenskap hos ett system. Ekvationen för entalpi ges nedan.
H=U + PV
H är följaktligen systemets entalpi, U är systemets inre energi, P är trycket och V är volymen. Entalpin för ett system är indikationen på det systemets förmåga att frigöra värme (att utföra icke-mekaniskt arbete). Entalpin betecknas med symbolen H.
Bestämning av entalpin för ett system låter oss indikera om en kemisk reaktion är exoterm eller endoterm. Ändringen i entalpi i ett system kan användas för att bestämma reaktionsvärmen och även för att förutsäga om en kemisk reaktion är spontan eller icke-spontan.
Vilket är förhållandet mellan fri energi och entalpi?
Gibbs fria energi och entalpi är relaterade genom följande ekvation.
G=H – TS
I ovanstående ekvation är G Gibbs fria energi, H är systemets entalpi, Y är temperaturen, som är en konstant och S är systemets entropi. Både G och H har samma måttenheter.
Vad är skillnaden mellan fri energi och entalpi?
Gratis energi vs entalpi |
|
| Fri energi är den mängd energi som är tillgänglig för ett termodynamiskt system för att utföra termodynamiskt arbete. | Entalpi av ett system är en termodynamisk storhet som motsvarar det totala värmeinnehållet i ett system. |
| Koncept | |
| Fri energi ger den totala tillgängliga energin för att utföra termodynamiskt arbete. | Enthalpy ger den totala energin i ett system som kan omvandlas till värme. |
| Conversion | |
| Fri energi ger den energi som kan omvandlas till mekaniskt arbete i systemet. | Entalpi ger den energi som kan omvandlas till icke-mekaniskt arbete i systemet. |
Sammanfattning – Gratis energi vs entalpi
Fri energi och entalpi i ett termodynamiskt system representerar energi som är tillgänglig i ett system. Den viktigaste skillnaden mellan fri energi och entalpi är att fri energi ger den totala energi som är tillgänglig för att utföra termodynamiskt arbete medan entalpi ger den totala energin i ett system som kan omvandlas till värme.
