Perbedaan antara energi bebas dan energi bebas standar

Energi Gratis vs Energi Gratis Standar

Apa itu energi bebas?

Jumlah pekerjaan yang dapat dilakukan oleh sistem termodinamika dikenal sebagai energi bebas. Energi bebas dapat dijelaskan dengan menggunakan dua istilah, Helmholtz Free Energy dan Gibbs Free Energy. Dalam kimia, ketika kita menggunakan kata "energi bebas" itu berarti energi bebas gibbs. Dalam fisika, energi bebas mengacu pada energi bebas Helmholtz. Kedua istilah dijelaskan di bawah ini.

Hukum kedua termodinamika terkait dengan entropi, dan dikatakan, “Entropi alam semesta meningkat dalam proses spontan.”Entropi terkait dengan jumlah panas yang dihasilkan; Itulah sejauh mana energi telah terdegradasi. Namun, pada kenyataannya, jumlah gangguan tambahan yang disebabkan oleh jumlah panas Q tergantung pada suhu. Jika sudah sangat panas, sedikit panas ekstra tidak membuat lebih banyak gangguan, tetapi jika suhunya sangat rendah, jumlah panas yang sama akan menyebabkan peningkatan dramatis dalam gangguan. Oleh karena itu, lebih tepat untuk menulis,

ds = dq/t

Untuk menganalisis arah perubahan, kita harus mempertimbangkan perubahan dalam sistem dan sekitarnya. Ketimpangan Clausius berikut menunjukkan apa yang terjadi ketika energi panas ditransfer antara sistem dan sekitarnya. (Pertimbangkan sistemnya dalam kesetimbangan termal dengan sekitarnya pada suhu T)

DS - DQ/T ≥0 .… (1) 

Jika pemanasan dilakukan pada volume konstan, kita dapat menulis persamaan di atas (1) sebagai berikut. Persamaan ini mengekspresikan kriteria untuk reaksi spontan yang hanya terjadi dalam hal fungsi keadaan.

DS - DU/T ≥0

Persamaan dapat disusun ulang untuk mendapatkan persamaan berikut.

TDS ≥DU (Persamaan 2), dan karena itu, itu bisa ditulis sebagai

DU - TDS ≤0

Ekspresi di atas dapat disederhanakan dengan menggunakan energi helmholtz istilah, a, yang dapat didefinisikan sebagai,

A = U-TS

Dari persamaan di atas, kita dapat memperoleh kriteria untuk reaksi spontan sebagai da ≤0. Ini menyatakan bahwa, perubahan dalam suatu sistem pada suhu dan volume konstan adalah spontan jika da ≤0. Jadi perubahan spontan saat sesuai dengan penurunan energi Helmholtz. Oleh karena itu, sistem ini bergerak di jalur spontan, untuk memberikan nilai yang lebih rendah.

Gibbs Free Energy terkait dengan perubahan yang terjadi pada tekanan konstan. Ketika energi panas ditransfer pada tekanan konstan, hanya ada pekerjaan ekspansi; Oleh karena itu, kami memodifikasi dan menulis persamaan 2 sebagai berikut.

TDS ≥DH

Persamaan ini dapat disusun kembali untuk diberikan DH-TDS≤0. Dengan istilah Gibbs Free Energy, g, persamaan ini dapat ditulis sebagai,

G = H-TS

Pada suhu dan tekanan konstan, reaksi kimia spontan dalam arah mengurangi energi bebas Gibbs. Oleh karena itu, DG ≤0

Apa itu energi bebas standar?

Energi bebas standar adalah energi bebas yang ditentukan pada kondisi standar. Kondisi standar adalah suhu, 298 K; tekanan, 1 atm atau 101.3 kPa; dan semua zat terlarut pada konsentrasi 1 m. Energi bebas standar dilambangkan sebagai go.