Kľúčový rozdiel - energia zadarmo a entalpia
Voľná energia a entalpia sú dva termodynamické termíny používané na vysvetlenie vzťahu medzi tepelnou energiou a chemickými reakciami, ktoré sa vyskytujú v termodynamickom systéme. Voľná energia alebo termodynamická voľná energia je množstvo práce, ktoré môže termodynamický systém vykonať. Inými slovami, voľná energia je množstvo energie, ktoré je v tomto termodynamickom systéme k dispozícii na vykonávanie termodynamických prác. Entalpia je na druhej strane termodynamická veličina, ktorá predstavuje celkový obsah energie v termodynamickom systéme. Kľúčový rozdiel medzi voľnou energiou a entalpiou spočíva v tom, že voľná energia poskytuje celkovú energiu dostupnú na vykonávanie termodynamických prác, zatiaľ čo entalpia poskytuje celkovú energiu termodynamického systému, ktorú je možné previesť na teplo.
OBSAH
1. Prehľad a kľúčový rozdiel
2. Čo je
to voľná energia 3. Čo je entalpia
4. Vzťah medzi voľnou energiou a entalpiou
5. Porovnanie vedľa seba - voľná energia vs. entalpia v tabuľkovej podobe
6. Zhrnutie
Čo je to bezplatná energia?
Voľná energia je množstvo energie dostupnej pre termodynamický systém na vykonávanie termodynamických prác. Voľná energia má rozmery energie. Hodnota voľnej energie termodynamického systému je určená súčasným stavom systému; nie svojou históriou. V termodynamike sú často diskutované dva hlavné typy voľnej energie; Helmholtzova voľná energia a Gibbsova voľná energia.
Energia zadarmo Helmholtz
Helmholtzova voľná energia je energia, ktorá je k dispozícii v uzavretom termodynamickom systéme na vykonávanie termodynamických prác pri konštantnej teplote a objeme. Preto záporná hodnota Helmholtzovej energie naznačuje maximálnu prácu, ktorú môže termodynamický systém vykonať udržiavaním konštantného objemu. Aby sa udržal konštantný objem, časť celkovej termodynamickej práce sa vykonáva ako hraničná práca (aby sa udržala hranica systému taká, aká je). Rovnica Helmholtzovej energie je uvedená nižšie.
A = U - TS
Kde A je Helmholtzova voľná energia, U je vnútorná energia, T je teplota, ktorá je konštantná, a S je entropia systému. Entropia je termodynamická veličina predstavujúca nedostupnosť tepelnej energie systému na premenu na mechanickú prácu.
Obrázok 01: Hermann von Helmholtz ako prvý navrhol koncept Helmholtzovej voľnej energie
Gibbsova voľná energia:
Gibbsova voľná energia je energia, ktorá je k dispozícii v uzavretom termodynamickom systéme na vykonávanie termodynamických prác pri konštantnej teplote a tlaku. Hlasitosť systému sa môže líšiť. Voľná energia je označená G. Rovnica Gibbsovej voľnej energie je uvedená nižšie.
G = H - TS
Vo vyššie uvedenej rovnici je G Gibbsova voľná energia, H je entalpia systému, Y je teplota, ktorá je konštantná, a S je entropia systému.
Čo je to entalpia?
Entalpia systému je termodynamická veličina ekvivalentná celkovému tepelnému obsahu systému. Rovná sa vnútornej energii systému plus súčin tlaku a objemu. Preto je to termodynamická vlastnosť systému. Rovnica entalpie je uvedená nižšie.
H = U + PV
Podľa toho je H entalpia systému, U je vnútorná energia systému, P je tlak a V je objem. Entalpia systému je údaj o schopnosti tohto systému uvoľňovať teplo (vykonávať nemechanickú prácu). Entalpia je označená symbolom H.
Stanovenie entalpie systému nám umožňuje určiť, či je chemická reakcia exotermická alebo endotermická. Zmena entalpie systému môže byť použitá na určenie tepla reakcie a tiež na predpovedanie, či je chemická reakcia spontánna alebo spontánna.
Aký je vzťah medzi voľnou energiou a entalpiou?
Gibbsova voľná energia a entalpia sú spojené pomocou nasledujúcej rovnice.
G = H - TS
Vo vyššie uvedenej rovnici je G Gibbsova voľná energia, H je entalpia systému, Y je teplota, ktorá je konštantná, a S je entropia systému. G aj H majú rovnaké jednotky merania.
Aký je rozdiel medzi voľnou energiou a entalpiou?
Energia zadarmo vs entalpia |
|
| Voľná energia je množstvo energie dostupnej pre termodynamický systém na vykonávanie termodynamických prác. | Entalpia systému je termodynamická veličina ekvivalentná celkovému tepelnému obsahu systému. |
| Koncepcia | |
| Voľná energia dáva celkovú energiu dostupnú na vykonávanie termodynamických prác. | Entalpia dáva celkovú energiu systému, ktorú je možné premeniť na teplo. |
| Premena | |
| Voľná energia dáva energiu, ktorú je možné previesť na mechanickú prácu systému. | Entalpia dodáva energiu, ktorú je možné previesť na nemechanickú prácu systému. |
Zhrnutie - Free Energy vs Enthalpy
Voľná energia a entalpia termodynamického systému predstavuje energiu, ktorá je v systéme k dispozícii. Kľúčový rozdiel medzi voľnou energiou a entalpiou spočíva v tom, že voľná energia poskytuje celkovú energiu dostupnú na vykonávanie termodynamických prác, zatiaľ čo entalpia poskytuje celkovú energiu systému, ktorý je možné previesť na teplo.
