Разница между свободной энергией и энтальпией

2024 Автор: Mildred Bawerman | [email protected]. Последнее изменение: 2023-12-16 08:42

Ключевое отличие - свободная энергия против энтальпии

Свободная энергия и энтальпия - это два термодинамических термина, используемых для объяснения взаимосвязи между тепловой энергией и химическими реакциями, которые происходят в термодинамической системе. Свободная энергия или термодинамическая свободная энергия - это количество работы, которую может выполнять термодинамическая система. Другими словами, свободная энергия - это количество энергии, которое доступно в этой термодинамической системе для выполнения термодинамической работы. Энтальпия, с другой стороны, является термодинамической величиной, которая представляет собой полное содержание энергии в термодинамической системе. Ключевое различие между свободной энергией и энтальпией состоит в том, что свободная энергия дает полную энергию, доступную для выполнения термодинамической работы, тогда как энтальпия дает полную энергию термодинамической системы, которая может быть преобразована в тепло.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Обзор и ключевое различие

2. Что такое свободная энергия

3. Что такое энтальпия

4. Связь между свободной энергией и энтальпией

5. Параллельное сравнение - свободная энергия против энтальпии в табличной форме

6. Резюме

Что такое свободная энергия?

Свободная энергия - это количество энергии, доступное термодинамической системе для выполнения термодинамической работы. Бесплатная энергия имеет размеры энергии. Величина свободной энергии термодинамической системы определяется текущим состоянием системы; не по его истории. В термодинамике часто обсуждаются два основных типа свободной энергии; Свободная энергия Гельмгольца и свободная энергия Гиббса.

Свободная энергия Гельмгольца

Свободная энергия Гельмгольца - это энергия, которая доступна в замкнутой термодинамической системе для выполнения термодинамической работы при постоянной температуре и объеме. Следовательно, отрицательное значение энергии Гельмгольца указывает на максимальную работу, которую термодинамическая система может выполнять, если ее объем остается постоянным. Чтобы поддерживать постоянный объем, часть общей термодинамической работы выполняется как граничная работа (чтобы сохранить границу системы как есть). Уравнение энергии Гельмгольца приведено ниже.

А = U - TS

Где A - свободная энергия Гельмгольца, U - внутренняя энергия, T - температура, которая является константой, а S - энтропия системы. Энтропия - это термодинамическая величина, представляющая недоступность тепловой энергии системы для преобразования в механическую работу.

Рисунок 01: Герман фон Гельмгольц был первым, кто предложил концепцию свободной энергии Гельмгольца.

Свободная энергия Гиббса:

Свободная энергия Гиббса - это энергия, которая доступна в замкнутой термодинамической системе для выполнения термодинамической работы при постоянной температуре и давлении. Объем системы может быть разным. Свободная энергия обозначается G. Уравнение свободной энергии Гиббса приведено ниже.

G = H - TS

В приведенном выше уравнении G - свободная энергия Гиббса, H - энтальпия системы, Y - температура, которая является константой, а S - энтропия системы.

Что такое энтальпия?

Энтальпия системы - это термодинамическая величина, эквивалентная полному теплосодержанию системы. Он равен внутренней энергии системы плюс произведение давления и объема. Следовательно, это термодинамическое свойство системы. Уравнение энтальпии приведено ниже.

H = U + PV

Соответственно, H - энтальпия системы, U - внутренняя энергия системы, P - давление, V - объем. Энтальпия системы является показателем способности этой системы выделять тепло (выполнять немеханическую работу). Энтальпия обозначается символом H.

Определение энтальпии системы позволяет нам указать, является ли химическая реакция экзотермической или эндотермической. Изменение энтальпии системы можно использовать для определения теплоты реакции, а также для прогнозирования того, является ли химическая реакция спонтанной или несамопроизвольной.

Какая связь между свободной энергией и энтальпией?

Свободная энергия Гиббса и энтальпия связаны следующим уравнением.

G = H - TS

В приведенном выше уравнении G - свободная энергия Гиббса, H - энтальпия системы, Y - температура, которая является константой, а S - энтропия системы. И G, и H имеют одинаковые единицы измерения.

В чем разница между свободной энергией и энтальпией?

Свободная энергия против энтальпии
Свободная энергия - это количество энергии, доступное термодинамической системе для выполнения термодинамической работы.	Энтальпия системы - это термодинамическая величина, эквивалентная полному теплосодержанию системы.
Концепция
Свободная энергия дает полную энергию, доступную для выполнения термодинамической работы.	Энтальпия дает общую энергию системы, которая может быть преобразована в тепло.
Преобразование
Свободная энергия дает энергию, которая может быть преобразована в механическую работу системы.	Энтальпия дает энергию, которая может быть преобразована в немеханическую работу системы.

Резюме - свободная энергия против энтальпии

Свободная энергия и энтальпия термодинамической системы представляют собой энергию, доступную в системе. Ключевое различие между свободной энергией и энтальпией состоит в том, что свободная энергия дает полную энергию, доступную для выполнения термодинамической работы, тогда как энтальпия дает полную энергию системы, которая может быть преобразована в тепло.