Klíčový rozdíl - volná energie vs. entalpie
Volná energie a entalpie jsou dva termodynamické termíny používané k vysvětlení vztahu mezi tepelnou energií a chemickými reakcemi, které se vyskytují v termodynamickém systému. Volná energie nebo termodynamická volná energie je množství práce, které může termodynamický systém vykonat. Jinými slovy, volná energie je množství energie, které je v tomto termodynamickém systému k dispozici k provádění termodynamické práce. Entalpie je na druhé straně termodynamická veličina, která představuje celkový obsah energie v termodynamickém systému. Klíčový rozdíl mezi volnou energií a entalpií spočívá v tom, že volná energie poskytuje celkovou energii dostupnou k provedení termodynamické práce, zatímco entalpie poskytuje celkovou energii termodynamického systému, který lze převést na teplo.
OBSAH
1. Přehled a klíčový rozdíl
2. Co je to volná energie
3. Co je entalpie
4. Vztah mezi volnou energií a entalpií
5. Porovnání vedle sebe - volná energie vs. entalpie ve formě tabulky
6. Shrnutí
Co je to bezplatná energie?
Volná energie je množství energie dostupné pro termodynamický systém k provedení termodynamické práce. Volná energie má rozměry energie. Hodnota volné energie termodynamického systému je určena aktuálním stavem systému; ne podle jeho historie. V termodynamice jsou často diskutovány dva hlavní typy volné energie; Helmholtzova volná energie a Gibbsova volná energie.
Helmholtzova volná energie
Helmholtzova volná energie je energie, která je k dispozici v uzavřeném termodynamickém systému k provádění termodynamické práce při konstantní teplotě a objemu. Záporná hodnota Helmholtzovy energie tedy naznačuje maximální práci, kterou může termodynamický systém vykonat udržováním konstantního objemu. Aby se udržel konstantní objem, část celkové termodynamické práce se provádí jako hraniční práce (aby se udržovala hranice systému taková, jaká je). Rovnice Helmholtzovy energie je uvedena níže.
A = U - TS
Kde A je Helmholtzova volná energie, U je vnitřní energie, T je teplota, což je konstanta a S je entropie systému. Entropie je termodynamická veličina představující nedostupnost tepelné energie systému pro převod na mechanickou práci.
Obrázek 01: Hermann von Helmholtz jako první navrhl koncept volné energie Helmholtz
Gibbsova volná energie:
Gibbsova volná energie je energie, která je k dispozici v uzavřeném termodynamickém systému k provádění termodynamické práce při konstantní teplotě a tlaku. Hlasitost systému se může lišit. Volná energie je označena G. Rovnice Gibbsovy volné energie je uvedena níže.
G = H - TS
Ve výše uvedené rovnici je G Gibbsova volná energie, H je entalpie systému, Y je teplota, což je konstanta a S je entropie systému.
Co je to entalpie?
Entalpie systému je termodynamické množství ekvivalentní celkovému tepelnému obsahu systému. Rovná se vnitřní energii systému plus součin tlaku a objemu. Jedná se tedy o termodynamickou vlastnost systému. Rovnice entalpie je uvedena níže.
H = U + PV
V souladu s tím je H entalpie systému, U je vnitřní energie systému, P je tlak a V je objem. Entalpie systému je indikací schopnosti tohoto systému uvolňovat teplo (provádět nemechanickou práci). Entalpie je označena symbolem H.
Stanovení entalpie systému nám umožňuje určit, zda je chemická reakce exotermická nebo endotermická. Změnu entalpie systému lze použít k určení tepla reakcí a také k předpovědi, zda je chemická reakce spontánní nebo spontánní.
Jaký je vztah mezi volnou energií a entalpií?
Gibbsova volná energie a entalpie souvisí pomocí následující rovnice.
G = H - TS
Ve výše uvedené rovnici je G Gibbsova volná energie, H je entalpie systému, Y je teplota, což je konstanta a S je entropie systému. G i H mají stejné měrné jednotky.
Jaký je rozdíl mezi volnou energií a entalpií?
Energie zdarma vs entalpie |
|
| Volná energie je množství energie dostupné pro termodynamický systém k provedení termodynamické práce. | Entalpie systému je termodynamické množství ekvivalentní celkovému tepelnému obsahu systému. |
| Pojem | |
| Volná energie udává celkovou energii dostupnou k provedení termodynamické práce. | Entalpie dává celkovou energii systému, kterou lze přeměnit na teplo. |
| Konverze | |
| Volná energie dává energii, kterou lze převést na mechanickou práci systému. | Entalpie dává energii, kterou lze přeměnit na nemechanickou práci systému. |
Shrnutí - Energie zdarma vs. entalpie
Volná energie a entalpie termodynamického systému představují energii, která je v systému k dispozici. Klíčový rozdíl mezi volnou energií a entalpií spočívá v tom, že volná energie poskytuje celkovou energii dostupnou k provedení termodynamické práce, zatímco entalpie dává celkovou energii systému, který lze převést na teplo.
