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 förekommer 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 den mängd energi som finns tillgänglig i det termodynamiska systemet för att utföra termodynamiskt arbete. Enthalpy är å andra sidan en termodynamisk kvantitet som representerar det totala energiinnehållet i ett termodynamiskt system. Huvudskillnaden 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 i ett termodynamiskt system som kan omvandlas till värme.
INNEHÅLL
1. Översikt och nyckelskillnad
2. Vad är fri energi
3. Vad är entalpi
4. Förhållandet mellan fri energi och entalpi
5. Jämförelse sida vid sida - Fri energi vs entalpi i tabellform
6. Sammanfattning
Vad är fri energi?
Fri energi är den mängd energi som finns tillgängligt för ett termodynamiskt system för att utföra termodynamiskt arbete. Fri energi har dimensionerna av energi. Värdet av 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 i termodynamik; Helmholtz fri energi och Gibbs fri energi.
Helmholtz fri energi
Helmholtz fria energi är den energi som finns 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 volymen konstant. För att hålla volymen konstant utförs en del av det totala termodynamiska arbetet som gränsarbete (för att hålla systemets gräns som den är). Ekvationen av Helmholtz energi ges nedan.
A = U - TS
Där A är den Helmholtz fria energin, U är den inre energin, T är en temperatur, som är en konstant och S är systemets entropi. Entropi är en termodynamisk kvantitet som representerar otillgängligheten för ett systems termiska energi för omvandling till mekaniskt arbete.
Bild 01: Hermann von Helmholtz var den första som föreslog konceptet med Helmholtz fri energi
Gibbs fri energi:
Gibbs frigör energi den energi som finns 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 av Gibbs fri energi ges nedan.
G = H - TS
I ovanstående ekvation är G Gibbs fri 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 kvantitet motsvarande det totala värmeinnehållet i ett system. Det är lika med systemets interna energi plus produkten av tryck och volym. Därför är det en termodynamisk egenskap hos ett system. Ekvationsekvationen ges nedan.
H = U + PV
Följaktligen är H systemets entalpi, U är systemets inre energi, P är trycket och V är volymen. Enthalpi av ett system är en indikation på systemets förmåga att släppa ut värme (att utföra icke-mekaniskt arbete). Entalpi betecknas med symbolen H.
Att bestämma entalpin i ett system gör att vi kan ange om en kemisk reaktion är exoterm eller endoterm. Förändringen i systemets entalpi kan användas för att bestämma reaktionsvärmen och också för att förutsäga om en kemisk reaktion är spontan eller icke-spontan.
Vad 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 fri 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?
Fri energi vs entalpi |
|
| Fri energi är den mängd energi som finns tillgängligt för ett termodynamiskt system för att utföra termodynamiskt arbete. | Entalpi av ett system är en termodynamisk kvantitet motsvarande det totala värmeinnehållet i ett system. |
| Begrepp | |
| 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. |
| Omvandling | |
| Fri energi ger den energi som kan omvandlas till systemets mekaniska arbete. | Enthalpy ger den energi som kan omvandlas till icke-mekaniskt arbete i systemet. |
Sammanfattning - Fri energi vs entalpi
Fri energi och entalpi i ett termodynamiskt system representerar energi som finns i ett system. Huvudskillnaden mellan fri energi och entalpi är att fri energi ger den totala energin som finns tillgänglig för att utföra termodynamiskt arbete medan entalpi ger den totala energin i ett system som kan omvandlas till värme.
