الفرق بين الطاقة الحرة والطاقة القياسية المعيارية

الطاقة الحرة مقابل الطاقة الحرة القياسية

ما هي الطاقة الحرة؟

يعرف مقدار العمل الذي يمكن أن يقوم به النظام الديناميكي الحراري بالطاقة الحرة. الطاقة الحرة يمكن وصفها باستخدام فترتين، هيلمهولتز الطاقة الحرة و جيبس ​​الطاقة الحرة. في الكيمياء، عندما نستخدم كلمة "الطاقة الحرة" وهذا يعني جيبس ​​الطاقة الحرة. في الفيزياء، الطاقة الحرة تشير إلى الطاقة الحرة هيلمهولتز. ويرد وصف لكلا المصطلحين أدناه.

القانون الثاني للديناميكا الحرارية يرتبط بالإنتروبيا، وتقول: "إن الكون الكون يزداد في عملية عفوية. "الكون يرتبط كمية الحرارة المتولدة. أي مدى تدهور الطاقة. ولكن، في الواقع، وكمية من اضطراب إضافي الناجمة عن كمية معينة من الحرارة ف يعتمد على درجة الحرارة. إذا كان بالفعل حار جدا، وقليلا من الحرارة الزائدة لا تخلق المزيد من الاضطراب، ولكن إذا كانت درجة الحرارة منخفضة جدا، فإن نفس الكمية من الحرارة يسبب زيادة كبيرة في الفوضى. ولذلك، فمن الأنسب الكتابة،

دس = دق / T

لتحليل اتجاه التغيير، علينا أن ننظر في التغييرات في كل من النظام والمناطق المحيطة بها. يظهر عدم المساواة كلوسيوس التالية ما يحدث عندما يتم نقل الطاقة الحرارية بين النظام والمناطق المحيطة بها. (النظر في النظام في التوازن الحراري مع المحيطة في درجة الحرارة T)

دس - ​​دق / T ≥0. … (1)

إذا تم التسخين في حجم ثابت، يمكننا كتابة المعادلة أعلاه (1) على النحو التالي. هذه المعادلة تعبر عن معيار رد فعل عفوي أن يحدث من حيث وظائف الدولة فقط.

دس - ​​دو / T ≥0

يمكن إعادة ترتيب المعادلة للحصول على المعادلة التالية.

تسس ≥dU (المعادلة 2)، وبالتالي، يمكن كتابة

دو - تس ≤0

يمكن تبسيط التعبير أعلاه باستخدام مصطلح الطاقة هيلمهولتز، A، والتي يمكن تعريفها على أنها

A = U-تيسي

من المعادلات المذكورة أعلاه، وهو معيار لرد فعل عفوي كما دا ≤0. وهذا يشير إلى أن تغيير في نظام في درجة حرارة ثابتة وحجم هو عفوية إذا دا ≤0. لذلك التغيير هو عفوية عندما يقابل انخفاض في الطاقة هيلمهولتز. لذلك، تتحرك هذه الأنظمة في مسار عفوي، لإعطاء قيمة A أقل.

ترتبط طاقة جيبس ​​الحرة بالتغييرات التي تحدث عند الضغط المستمر. عندما يتم نقل الطاقة الحرارية في الضغط المستمر، هناك عمل التوسع فقط. لذلك، نقوم بتعديل وكتابة المعادلة 2 على النحو التالي.

تدس ≥dH

يمكن إعادة ترتيب هذه المعادلة لإعطاء د-TdS≤0. مع مصطلح جيبس ​​الطاقة الحرة، G، يمكن كتابة هذه المعادلة كما

G = H-تيسي

--3 ->

عند درجة حرارة ثابتة وضغط، تكون التفاعلات الكيميائية عفوية في اتجاه خفض طاقة جيبس ​​الحرة. لذلك، دغ ≤0

ما هو "الطاقة الحرة القياسية"؟

الطاقة الحرة القياسية هي الطاقة الحرة المحددة في الظروف القياسية. الشروط القياسية هي درجة الحرارة، 298 K؛ الضغط، 1 أتم أو 101. 3 كيلو باسكال؛ وجميع المذيبات في 1 M التركيز. يشار إلى الطاقة الحرة القياسية كما تذهب.

ما هو الفرق بين الطاقة الحرة و ستاندارد فري إنيرجي؟ • في الكيمياء، يشار الطاقة الحرة إلى جيبس ​​الطاقة الحرة. ويرتبط ذلك مع التغيرات التي تحدث في الضغط المستمر. الطاقة الحرة القياسية هي الطاقة الحرة المعرفة في الظروف القياسية. • لذلك، يتم إعطاء طاقة حرارية قياسية عند درجة حرارة 298K و 1 ضغط في ضغط الهواء، ولكن يمكن أن تتغير قيمة الطاقة الحرة تبعا لدرجة الحرارة والضغط.