Libreng Enerhiya kumpara sa Karaniwang Libreng Enerhiya
Ano ang Libreng enerhiya?
Ang dami ng trabahong kayang gawin ng isang thermodynamic system ay kilala bilang libreng enerhiya. Ang libreng enerhiya ay maaaring ilarawan gamit ang dalawang termino, ang libreng enerhiya ng Helmholtz at ang libreng enerhiya ng Gibbs. Sa kimika, kapag ginamit natin ang salitang "libreng enerhiya" ang ibig sabihin ay libreng enerhiya ni Gibbs. Sa pisika, ang libreng enerhiya ay tumutukoy sa libreng enerhiya ng Helmholtz. Ang parehong termino ay inilalarawan sa ibaba.
Ang pangalawang batas ng thermodynamics ay nauugnay sa entropy, at sinasabi nito, "ang entropy ng uniberso ay tumataas sa isang kusang proseso." Ang entropy ay nauugnay sa dami ng init na nabuo; iyon ay ang lawak kung saan ang enerhiya ay nasira. Ngunit, sa katunayan, ang dami ng dagdag na kaguluhan na dulot ng isang naibigay na halaga ng init q ay depende sa temperatura. Kung ito ay napakainit na, ang kaunting dagdag na init ay hindi na lumilikha ng higit pang kaguluhan, ngunit kung ang temperatura ay napakababa, ang parehong dami ng init ay magdudulot ng malaking pagtaas ng kaguluhan. Samakatuwid, mas angkop na isulat ang, ds=dq/T
Upang pag-aralan ang direksyon ng pagbabago, kailangan nating isaalang-alang ang mga pagbabago sa parehong sistema at sa paligid. Ang sumusunod na hindi pagkakapantay-pantay ng Clausius ay nagpapakita kung ano ang nangyayari kapag ang enerhiya ng init ay inilipat sa pagitan ng system at ng nakapalibot. (Isaalang-alang ang sistema ay nasa thermal equilibrium na ang nakapalibot ay nasa temperaturang T)
dS – dq/T ≥0.…………(1)
Kung ang pag-init ay ginawa sa pare-pareho ang volume, maaari nating isulat ang equation sa itaas (1) bilang mga sumusunod. Ang equation na ito ay nagpapahayag ng criterion para sa isang kusang reaksyon na magaganap sa mga tuntunin ng mga function ng estado lamang.
dS – dU/T ≥0
Maaaring muling ayusin ang equation upang makuha ang sumusunod na equation.
TdS ≥dU (Equation 2), at samakatuwid, maaari itong isulat bilang
dU – TdS ≤0
Maaaring gawing simple ang expression sa itaas sa pamamagitan ng paggamit ng terminong Helmholtz energy, A, na maaaring tukuyin bilang, A=U-TS
Mula sa mga equation sa itaas, maaari tayong makakuha ng criterion para sa isang kusang reaksyon bilang dA ≤0. Ito ay nagsasaad na, ang isang pagbabago sa isang sistema sa pare-parehong temperatura at volume ay kusang-loob kung dA ≤0. Kaya ang pagbabago ay kusang-loob kapag ito ay katumbas ng pagbaba ng enerhiya ng Helmholtz. Samakatuwid, gumagalaw ang mga system na ito sa isang kusang landas, upang magbigay ng mas mababang halaga ng A.
Ang Gibbs na libreng enerhiya ay nauugnay sa mga pagbabagong nangyayari sa patuloy na presyon. Kapag ang enerhiya ng init ay inilipat sa pare-pareho ang presyon, mayroon lamang expansion work; samakatuwid, binabago namin at isinusulat ang equation 2 bilang sumusunod.
TdS ≥dH
Ang equation na ito ay maaaring muling isaayos upang magbigay ng dH-TdS≤0. Sa terminong Gibbs free energy, G, ang equation na ito ay maaaring isulat bilang, G=H-TS
Sa pare-parehong temperatura at presyon, kusang-loob ang mga reaksiyong kemikal sa direksyon ng pagbaba ng libreng enerhiya ng Gibbs. Samakatuwid, dG ≤0
Ano ang Standard Free Energy?
Ang karaniwang libreng enerhiya ay ang libreng enerhiya na tinukoy sa mga karaniwang kundisyon. Ang mga karaniwang kondisyon ay temperatura, 298 K; presyon, 1 atm o 101.3 kPa; at lahat ng mga solute sa 1 M na konsentrasyon. Ang karaniwang libreng enerhiya ay tinutukoy bilang Go.
Ano ang pagkakaiba ng Libreng Enerhiya at Karaniwang Libreng Enerhiya?
• Sa chemistry, ang libreng enerhiya ay tinutukoy sa Gibbs na libreng enerhiya. Ito ay nauugnay sa mga pagbabagong nangyayari sa patuloy na presyon. Ang karaniwang libreng enerhiya ay ang libreng enerhiya na tinukoy sa mga karaniwang kundisyon.
• Samakatuwid, ibinibigay ang karaniwang libreng enerhiya sa 298K na temperatura at 1 atm pressure, ngunit maaaring magbago ang halaga ng libreng enerhiya depende sa temperatura at presyon.
