Unterschied zwischen freier Energie und normaler freier Energie

Freie Energie gegen Standard Freie Energie

Was ist Freie Energie?

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

ds = dq / T

Um die Änderungsrichtung zu analysieren, müssen wir Änderungen sowohl im System als auch in der Umgebung berücksichtigen. Die folgende Clausius-Ungleichheit zeigt, was passiert, wenn Wärmeenergie zwischen dem System und der Umgebung übertragen wird. (Betrachten Sie das System im thermischen Gleichgewicht mit der Umgebung bei der Temperatur T)

dS - dq / T ≥0. ... (1)

Wenn das Heizen bei konstantem Volumen erfolgt, können wir die obige Gleichung (1) wie folgt schreiben. Diese Gleichung drückt das Kriterium dafür 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 kann daher als dU - TdS ≤0

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

Gibbs freie Energie steht in Zusammenhang mit den Veränderungen bei konstantem Druck. Wenn Wärmeenergie bei konstantem Druck übertragen wird, gibt es nur Erweiterungsarbeiten; Daher modifizieren und schreiben wir die Gleichung 2 wie folgt.

TdS ≥dH

Diese Gleichung kann umgerechnet werden, um

dH-TdS ≤ 0

zu erhalten. Mit dem Ausdruck Gibbs freie Energie, G, kann diese Gleichung geschrieben werden als,

G = H-TS