Perbedaan antara energi bebas Gibbs dan energi bebas helmholtz

Gibbs Free Energy vs Helmholtz Free Energy

Beberapa hal terjadi secara spontan, yang lain tidak. Arah perubahan ditentukan oleh distribusi energi. Dalam perubahan spontan, hal -hal cenderung ke keadaan di mana energi lebih tersebar secara chaotic. Perubahan itu spontan, jika mengarah pada keacakan dan kekacauan yang lebih besar di alam semesta secara keseluruhan. Tingkat kekacauan, keacakan, atau penyebaran energi diukur dengan fungsi keadaan yang disebut entropi. 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. Faktanya, 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)

Energi bebas Helmholtz

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); Karena itu, itu bisa ditulis sebagai du - tds ≤ 0

Ekspresi di atas dapat disederhanakan dengan menggunakan istilah energi helmholtz '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.

Energi bebas Gibbs

Kami tertarik dengan energi bebas Gibbs daripada energi bebas helmholtz di kimia laboratorium kami. 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 dapat memodifikasi dan menulis ulang persamaan (2) sebagai berikut.

TDS ≥ DH

Persamaan ini dapat diatur ulang untuk memberikan 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.