Kluczowa różnica - Darmowa energia a entalpia
Energia swobodna i entalpia to dwa terminy termodynamiczne używane do wyjaśnienia związku między energią cieplną a reakcjami chemicznymi zachodzącymi w układzie termodynamicznym. Darmowa energia lub termodynamiczna energia swobodna to ilość pracy, jaką może wykonać system termodynamiczny. Innymi słowy, energia swobodna to ilość energii, która jest dostępna w tym układzie termodynamicznym do wykonywania pracy termodynamicznej. Z drugiej strony entalpia to wielkość termodynamiczna, która reprezentuje całkowitą zawartość energii w układzie termodynamicznym. Kluczowa różnica między energią swobodną a entalpią polega na tym, że energia swobodna daje całkowitą energię dostępną do wykonania pracy termodynamicznej, podczas gdy entalpia daje całkowitą energię układu termodynamicznego, którą można przekształcić w ciepło.
ZAWARTOŚĆ
1. Przegląd i kluczowe różnice
2. Co to jest energia
swobodna 3. Co to jest entalpia
4. Zależność między energią swobodną a entalpią
5. Porównanie obok siebie - energia swobodna vs entalpia w formie tabelarycznej
6. Podsumowanie
Co to jest darmowa energia?
Darmowa energia to ilość energii dostępna dla układu termodynamicznego do wykonywania pracy termodynamicznej. Darmowa energia ma wymiary energii. Wartość energii swobodnej układu termodynamicznego jest określana przez aktualny stan układu; nie przez historię. Istnieją dwa główne typy darmowej energii, często omawiane w termodynamice; Energia swobodna Helmholtza i energia swobodna Gibbsa.
Darmowa energia Helmholtza
Energia swobodna Helmholtza to energia, która jest dostępna w zamkniętym układzie termodynamicznym do wykonywania pracy termodynamicznej przy stałej temperaturze i objętości. Stąd ujemna wartość energii Helmholtza wskazuje na maksymalną pracę, jaką system termodynamiczny może wykonać, utrzymując stałą objętość. Aby utrzymać stałą objętość, część całkowitej pracy termodynamicznej jest wykonywana jako praca graniczna (aby utrzymać granicę układu w niezmienionym stanie). Równanie energii Helmholtza podano poniżej.
A = U - TS
Gdzie A to energia swobodna Helmholtza, U to energia wewnętrzna, T to temperatura, która jest stała, a S to entropia układu. Entropia to wielkość termodynamiczna reprezentująca niedostępność energii cieplnej systemu do przekształcenia w pracę mechaniczną.
Rysunek 01: Hermann von Helmholtz jako pierwszy zaproponował koncepcję darmowej energii Helmholtza
Darmowa energia Gibbsa:
Energia swobodna Gibbsa to energia, która jest dostępna w zamkniętym układzie termodynamicznym do wykonywania pracy termodynamicznej przy stałej temperaturze i ciśnieniu. Głośność systemu może się różnić. Energia swobodna jest oznaczona przez G. Równanie energii swobodnej Gibbsa podano poniżej.
G = H - TS
W powyższym równaniu G to energia swobodna Gibbsa, H to entalpia układu, Y to temperatura, która jest stała, a S to entropia układu.
Co to jest entalpia?
Entalpia systemu to wielkość termodynamiczna równoważna całkowitej zawartości ciepła systemu. Jest równa energii wewnętrznej systemu plus iloczyn ciśnienia i objętości. Dlatego jest to termodynamiczna właściwość układu. Równanie entalpii podano poniżej.
H = U + PV
Odpowiednio, H to entalpia układu, U to energia wewnętrzna układu, P to ciśnienie, a V to objętość. Entalpia systemu jest wskaźnikiem zdolności systemu do uwalniania ciepła (do wykonywania pracy niemechanicznej). Entalpię oznaczono symbolem H.
Określenie entalpii układu pozwala wskazać, czy reakcja chemiczna jest egzotermiczna czy endotermiczna. Zmiana entalpii systemu może być wykorzystana do określenia ciepła reakcji, a także do przewidywania, czy reakcja chemiczna jest spontaniczna, czy nie.
Jaki jest związek między swobodną energią a entalpią?
Energia swobodna Gibbsa i entalpia są powiązane za pomocą następującego równania.
G = H - TS
W powyższym równaniu G to energia swobodna Gibbsa, H to entalpia układu, Y to temperatura, która jest stała, a S to entropia układu. Zarówno G, jak i H mają te same jednostki miary.
Jaka jest różnica między swobodną energią a entalpią?
Darmowa energia vs entalpia |
|
| Darmowa energia to ilość energii dostępna dla układu termodynamicznego do wykonywania pracy termodynamicznej. | Entalpia systemu to wielkość termodynamiczna równoważna całkowitej zawartości ciepła systemu. |
| Pojęcie | |
| Darmowa energia daje całkowitą energię dostępną do wykonania pracy termodynamicznej. | Entalpia daje całkowitą energię systemu, którą można przekształcić w ciepło. |
| Konwersja | |
| Darmowa energia daje energię, którą można przekształcić w pracę mechaniczną systemu. | Entalpia daje energię, którą można przekształcić w niemechaniczną pracę systemu. |
Podsumowanie - Darmowa energia vs entalpia
Darmowa energia i entalpia układu termodynamicznego reprezentują energię dostępną w systemie. Kluczowa różnica między energią swobodną a entalpią polega na tym, że energia swobodna daje całkowitą energię dostępną do wykonania pracy termodynamicznej, podczas gdy entalpia daje całkowitą energię systemu, którą można przekształcić w ciepło.
