Energji Falas kundrejt Energjisë Standarde Falas
Çfarë është energjia e lirë?
Sasia e punës që mund të kryejë një sistem termodinamik njihet si energji e lirë. Energjia e lirë mund të përshkruhet duke përdorur dy terma, energji e lirë Helmholtz dhe energji e lirë Gibbs. Në kimi, kur përdorim fjalën "energji e lirë" do të thotë energji e lirë e Gibbs. Në fizikë, energjia e lirë i referohet energjisë së lirë të Helmholtz-it. Të dy termat përshkruhen më poshtë.
Ligji i dytë i termodinamikës lidhet me entropinë dhe thotë, "entropia e universit rritet në një proces spontan". Entropia lidhet me sasinë e nxehtësisë së gjeneruar; kjo është shkalla në të cilën energjia është degraduar. Por, në fakt, sasia e çrregullimit shtesë të shkaktuar nga një sasi e caktuar nxehtësie q varet nga temperatura. Nëse tashmë është shumë nxehtë, pak nxehtësi shtesë nuk krijon shumë më tepër çrregullim, por nëse temperatura është shumë e ulët, e njëjta sasi nxehtësie do të shkaktojë një rritje dramatike të çrregullimit. Prandaj, është më e përshtatshme të shkruhet, ds=dq/T
Për të analizuar drejtimin e ndryshimit, duhet të marrim parasysh ndryshimet si në sistem ashtu edhe në mjedis. Pabarazia e mëposhtme e Clausius tregon se çfarë ndodh kur energjia e nxehtësisë transferohet midis sistemit dhe rrethinës. (Konsideroni se sistemi është në ekuilibër termik me mjedisin në temperaturën T)
dS – dq/T ≥0.…………(1)
Nëse ngrohja bëhet me vëllim konstant, mund të shkruajmë ekuacionin e mësipërm (1) si më poshtë. Ky ekuacion shpreh kriterin që një reaksion spontan të zhvillohet vetëm për sa i përket funksioneve të gjendjes.
dS – dU/T ≥0
Ekuacioni mund të riorganizohet për të marrë ekuacionin e mëposhtëm.
TdS ≥dU (Ekuacioni 2), dhe për këtë arsye, mund të shkruhet si
dU – TdS ≤0
Shprehja e mësipërme mund të thjeshtohet duke përdorur termin energji Helmholtz, A, i cili mund të përkufizohet si, A=U-TS
Nga ekuacionet e mësipërme, mund të nxjerrim një kriter për një reaksion spontan si dA ≤0. Kjo thotë se një ndryshim në një sistem në temperaturë dhe vëllim konstant është spontan nëse dA ≤0. Pra ndryshimi është spontan kur korrespondon me një ulje të energjisë së Helmholtz-it. Prandaj, këto sisteme lëvizin në një rrugë spontane, për të dhënë një vlerë më të ulët A.
Energjia e lirë e Gibbs-it lidhet me ndryshimet që ndodhin në presion të vazhdueshëm. Kur energjia e nxehtësisë transferohet me presion konstant, ka vetëm punë zgjerimi; prandaj, ne modifikojmë dhe shkruajmë ekuacionin 2 si më poshtë.
TdS ≥dH
Ky ekuacion mund të riorganizohet për të dhënë dH-TdS≤0. Me termin energji e lirë Gibbs, G, ky ekuacion mund të shkruhet si, G=H-TS
Në temperaturë dhe presion konstant, reaksionet kimike janë spontane në drejtim të zvogëlimit të energjisë së lirë të Gibbs. Prandaj, dG ≤0
Çfarë është Energjia Standarde Falas?
Energjia e lirë standarde është energjia e lirë e përcaktuar në kushte standarde. Kushtet standarde janë temperatura, 298 K; presioni, 1 atm ose 101,3 kPa; dhe të gjitha lëndët e treta në përqendrim 1 M. Energjia standarde e lirë shënohet si Shko.
Cili është ndryshimi midis Energjisë së Lirë dhe Energjisë Standarde të Lirë?
• Në kimi, energjia e lirë i referohet energjisë së lirë të Gibbs. Ajo lidhet me ndryshimet që ndodhin në presion të vazhdueshëm. Energjia e lirë standarde është energjia e lirë e përcaktuar në kushte standarde.
• Prandaj, energjia standarde e lirë jepet në temperaturë 298K dhe presion 1 atm, por vlera e energjisë së lirë mund të ndryshojë në varësi të temperaturës dhe presionit.
