Ключова разлика - Безплатна енергия срещу Енталпия
Свободната енергия и енталпията са два термодинамични термина, използвани за обяснение на връзката между топлинната енергия и химичните реакции, които протичат в термодинамична система. Свободната енергия или термодинамичната свободна енергия е количеството работа, която може да изпълни една термодинамична система. С други думи, свободната енергия е количеството енергия, което е налично в тази термодинамична система за извършване на термодинамична работа. Енталпията, от друга страна, е термодинамично количество, което представлява общото енергийно съдържание в термодинамичната система. Ключовата разлика между свободната енергия и енталпията е, че свободната енергия дава общата енергия, налична за извършване на термодинамична работа, докато енталпията дава общата енергия на термодинамичната система, която може да се преобразува в топлина.
СЪДЪРЖАНИЕ
1. Общ преглед и ключова разлика
2. Какво е свободна енергия
3. Какво е енталпия
4. Връзка между свободна енергия и енталпия
5. Сравнение едно до друго - Свободна енергия срещу енталпия в таблична форма
6. Резюме
Какво е свободна енергия?
Свободната енергия е количеството енергия, налично за термодинамичната система за извършване на термодинамична работа. Свободната енергия има измеренията на енергия. Стойността на свободната енергия на термодинамичната система се определя от настоящото състояние на системата; не по своята история. Има два основни типа свободна енергия, които често се обсъждат в термодинамиката; Безплатна енергия на Хелмхолц и безплатна енергия на Гибс.
Безплатна енергия на Хелмхолц
Безплатната енергия на Helmholtz е енергията, която се предлага в затворена термодинамична система за извършване на термодинамична работа при постоянна температура и обем. Следователно отрицателната стойност на енергията на Хелмхолц показва максималната работа, която термодинамичната система може да извърши, като поддържа обема си постоянен. За да се запази постоянният обем, част от общата термодинамична работа се извършва като гранична работа (за да се запази границата на системата такава, каквато е). Уравнението на енергията на Хелмхолц е дадено по-долу.
A = U - TS
Където A е свободната енергия на Хелмхолц, U е вътрешната енергия, T е температура, която е константа, а S е ентропията на системата. Ентропията е термодинамично количество, представляващо липсата на топлинна енергия на системата за превръщане в механична работа.
Фигура 01: Херман фон Хелмхолц е първият, който предложи концепцията за безплатна енергия на Хелмхолц
Безплатна енергия на Гибс:
Гибс освобождава енергията енергията, която е на разположение в затворена термодинамична система за извършване на термодинамична работа при постоянна температура и налягане. Обемът на системата може да варира. Свободната енергия се обозначава с G. Уравнението на свободната енергия на Гибс е дадено по-долу.
G = H - TS
В горното уравнение G е свободна енергия на Гибс, H е енталпията на системата, Y е температурата, която е константа и S е ентропията на системата.
Какво е енталпия?
Енталпията на системата е термодинамично количество, еквивалентно на общото топлинно съдържание на системата. Тя е равна на вътрешната енергия на системата плюс произведението на налягането и обема. Следователно това е термодинамично свойство на системата. Уравнението на енталпията е дадено по-долу.
Н = U + PV
Съответно, H е енталпията на системата, U е вътрешната енергия на системата, P е налягането и V е обемът. Енталпията на системата е показател за способността на тази система да отделя топлина (да извършва немеханична работа). Енталпията се обозначава със символа H.
Определянето на енталпията на дадена система ни позволява да покажем дали химичната реакция е екзотермична или ендотермична. Промяната в енталпията на системата може да се използва за определяне на топлината на реакциите, а също и за предсказване дали химичната реакция е спонтанна или не-спонтанна.
Каква е връзката между свободната енергия и енталпията?
Свободната енергия и енталпията на Гибс са свързани чрез следното уравнение.
G = H - TS
В горното уравнение G е свободна енергия на Гибс, H е енталпията на системата, Y е температурата, която е константа и S е ентропията на системата. И G, и H имат еднакви мерни единици.
Каква е разликата между свободната енергия и енталпията?
Безплатна енергия срещу енталпия |
|
| Свободната енергия е количеството енергия, налично за термодинамичната система за извършване на термодинамична работа. | Енталпията на системата е термодинамично количество, еквивалентно на общото топлинно съдържание на системата. |
| Концепция | |
| Свободната енергия дава общата енергия, налична за извършване на термодинамична работа. | Енталпията дава общата енергия на система, която може да се преобразува в топлина. |
| Преобразуване | |
| Свободната енергия дава енергията, която може да се преобразува в механична работа на системата. | Енталпията дава енергията, която може да се превърне в немеханична работа на системата. |
Резюме - Безплатна енергия срещу енталпия
Свободната енергия и енталпията на термодинамичната система представляват енергия, която е налична в дадена система. Ключовата разлика между свободната енергия и енталпията е, че свободната енергия дава общата енергия, налична за извършване на термодинамична работа, докато енталпията дава общата енергия на система, която може да бъде превърната в топлина.
