Forskel mellem fri energi og entalpy

Nøgleforskel - gratis Energi vs Enthalpy
 

Fri energi og enthalpi er to termodynamiske udtryk, der bruges til at forklare forholdet mellem varmeenergi og kemiske reaktioner, der forekommer i et termodynamisk system. Fri energi eller termodynamisk fri energi er mængden af ​​arbejde, som et termodynamisk system kan udføre. Med andre ord er fri energi den mængde energi, der er tilgængelig i det termodynamiske system til at udføre termodynamisk arbejde. Enthalpy er derimod en termodynamisk mængde, der repræsenterer det samlede energiindhold i et termodynamisk system. Det vigtigste forskel mellem fri energi og entalpi er det fri energi giver den samlede tilgængelige energi til at udføre termodynamisk arbejde, mens entalpi giver den samlede energi i et termodynamisk system, der kan konverteres til varme.

INDHOLD

1. Oversigt og nøgleforskel
2. Hvad er fri energi
3. Hvad er Enthalpy
4. Forholdet mellem fri energi og entalpy
5. Sammenligning side ved side - Fri energi kontra entalpy i tabelform
6. Resume

Hvad er fri energi?

Fri energi er den disponible mængde energi til et termodynamisk system til at udføre termodynamisk arbejde. Fri energi har dimensionerne af energi. Værdien af ​​den frie energi i et termodynamisk system bestemmes af systemets nuværende tilstand; ikke efter dens historie. Der er to hovedtyper af fri energi, der ofte diskuteres i termodynamik; Helmholtz fri energi og Gibbs fri energi.

Helmholtz fri energi

Den frie energi fra Helmholtz er den energi, der er tilgængelig i et lukket, termodynamisk system til at udføre termodynamisk arbejde ved konstant temperatur og volumen. Derfor indikerer den negative værdi af Helmholtz energi det maksimale arbejde, som et termodynamisk system kan udføre ved at holde dens volumen konstant. For at holde lydstyrken konstant udføres noget af det samlede termodynamiske arbejde som et grænsearbejde (for at holde systemets grænse, som det er). Ligningen af ​​Helmholtz-energi er angivet nedenfor.

A = U - TS

Hvor A er Helmholtz-frie energi, U er den indre energi, T er en temperatur, som er en konstant, og S er systemets entropi. Entropy er en termodynamisk mængde, der repræsenterer utilgængeligheden af ​​et systems termiske energi til konvertering til mekanisk arbejde.

Figur 01: Hermann von Helmholtz var den første til at foreslå begrebet Helmholtz fri energi

Gibbs Free Energy:

Gibbs frigiver energi den energi, der er tilgængelig i et lukket, termodynamisk system til at udføre termodynamisk arbejde ved konstant temperatur og tryk. Systemets lydstyrke kan variere. Fri energi betegnes af G. Ligningen med Gibbs fri energi er angivet nedenfor.

G = H - TS

I ovenstående ligning er G Gibbs fri energi, H er systemets entalpi, Y er temperaturen, som er en konstant, og S er systemets entropi.

Hvad er Enthalpy?

Enthalpy af et system er en termodynamisk mængde svarende til det samlede varmeindhold i et system. Det er lig med den interne energi i systemet plus produktet af tryk og volumen. Derfor er det en termodynamisk egenskab ved et system. Det ligning af entalpi er angivet nedenfor.

H = U + PV

Følgelig er H systemets entalpi, U er systemets indre energi, P er trykket og V er volumen. Systemets entalpi er indikationen på systemets kapacitet til at frigive varme (til at udføre ikke-mekanisk arbejde). Entalpien betegnes med symbolet H.

Ved at bestemme entalpien i et system kan vi indikere, om en kemisk reaktion er eksoterm eller endoterm. Ændringen i entalpi af et system kan bruges til at bestemme reaktionsvarmen og også for at forudsige, om en kemisk reaktion er spontan eller ikke-spontan.

Hvad er forholdet mellem fri energi og entalpy?

Den frie energi og entalpi fra Gibbs er relateret gennem følgende ligning.

G = H - TS

I ovennævnte ligning er G fri energi fra Gibbs, H er systemets entalpi, Y er temperaturen, der er en konstant, og S er systemets entropi. Både G og H har de samme måleenheder.

Hvad er forskellen mellem fri energi og entalpy?

Fri energi vs entalpy
Fri energi er den disponible mængde energi til et termodynamisk system til at udføre termodynamisk arbejde.	Enthalpy af et system er en termodynamisk mængde svarende til det samlede varmeindhold i et system.
Koncept
Fri energi giver den samlede tilgængelige energi til at udføre termodynamisk arbejde.	Enthalpy giver den samlede energi i et system, der kan konverteres til varme.
Konvertering
Fri energi giver den energi, der kan konverteres til mekanisk arbejde i systemet.	Enthalpy giver den energi, der kan konverteres til ikke-mekanisk arbejde i systemet.

Resumé - Gratis Energi vs Enthalpy

Fri energi og entalpi af et termodynamisk system repræsenterer energi, der er tilgængelig i et system. Den vigtigste forskel mellem fri energi og enthalpi er, at fri energi giver den samlede tilgængelige energi til at udføre termodynamisk arbejde, mens enthalpi giver den samlede energi i et system, der kan konverteres til varme.

Reference:

1. Redaktørerne af Encyclopædia Britannica. “Fri energi.” Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, inkl. 5. januar 2012. Tilgængelig her
2.Helmenstine, Anne Marie, D. "Hvad er entalpi i kemi og fysik?" ThoughtCo, 25. januar 2018. Tilgængelig her
3. "Helmholtz fri energi." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 17. februar 2018. Tilgængelig her
4. "Gibbs (gratis) energi." Kemi LibreTexts, Libretexts, 12. januar 2018. Findes her

Billede høflighed:

1.'Hermann von Helmholtz '(Public Domain) via Commons Wikimedia