تفاوت کلیدی – انرژی رایگان در مقابل آنتالپی
انرژی آزاد و آنتالپی دو اصطلاح ترمودینامیکی هستند که برای توضیح رابطه بین انرژی گرمایی و واکنش های شیمیایی که در یک سیستم ترمودینامیکی رخ می دهند استفاده می شوند. انرژی آزاد یا انرژی آزاد ترمودینامیکی مقدار کاری است که یک سیستم ترمودینامیکی می تواند انجام دهد. به عبارت دیگر انرژی آزاد مقدار انرژی است که در آن سیستم ترمودینامیکی برای انجام کارهای ترمودینامیکی موجود است. از طرف دیگر، آنتالپی یک کمیت ترمودینامیکی است که محتوای انرژی کل در یک سیستم ترمودینامیکی را نشان می دهد. تفاوت اصلی بین انرژی آزاد و آنتالپی این است که انرژی آزاد کل انرژی موجود برای انجام کار ترمودینامیکی را می دهد در حالی که آنتالپی انرژی کل یک سیستم ترمودینامیکی را می دهد که می تواند به گرما تبدیل شود.
انرژی رایگان چیست؟
انرژی آزاد مقدار انرژی موجود برای یک سیستم ترمودینامیکی برای انجام کارهای ترمودینامیکی است. انرژی آزاد دارای ابعاد انرژی است. مقدار انرژی آزاد یک سیستم ترمودینامیکی با وضعیت فعلی سیستم تعیین می شود. نه با تاریخش دو نوع اصلی انرژی آزاد وجود دارد که اغلب در ترمودینامیک مورد بحث قرار می گیرد. انرژی آزاد هلمهولتز و انرژی آزاد گیبس.
انرژی رایگان هلمهولتز
انرژی آزاد هلمهولتز انرژی است که در یک سیستم بسته و ترمودینامیکی برای انجام کار ترمودینامیکی در دما و حجم ثابت موجود است. از این رو، مقدار منفی انرژی هلمهولتز نشان دهنده حداکثر کاری است که یک سیستم ترمودینامیکی می تواند با ثابت نگه داشتن حجم خود انجام دهد. برای ثابت نگه داشتن حجم، مقداری از کل کار ترمودینامیکی به صورت کار مرزی انجام می شود (برای حفظ مرز سیستم همانطور که هست). معادله انرژی هلمهولتز در زیر آورده شده است.
A=U – TS
در جایی که A انرژی آزاد هلمهولتز است، U انرژی داخلی، T دمایی است که ثابت است و S آنتروپی سیستم است. آنتروپی یک کمیت ترمودینامیکی است که نشان دهنده در دسترس نبودن انرژی حرارتی یک سیستم برای تبدیل به کار مکانیکی است.
شکل 01: هرمان فون هلمهولتز اولین کسی بود که مفهوم انرژی آزاد هلمهولتز را پیشنهاد کرد
انرژی رایگان گیبس:
انرژی آزاد گیبس انرژی است که در یک سیستم بسته و ترمودینامیکی برای انجام کار ترمودینامیکی در دما و فشار ثابت موجود است. حجم سیستم می تواند متفاوت باشد. انرژی آزاد با G نشان داده می شود. معادله انرژی آزاد گیبس در زیر آمده است.
G=H – TS
در معادله فوق، G انرژی آزاد گیبس، H آنتالپی سیستم، Y دما است که ثابت و S آنتروپی سیستم است.
آنتالپی چیست؟
آنتالپی یک سیستم یک کمیت ترمودینامیکی معادل مقدار کل گرمای یک سیستم است. برابر است با انرژی داخلی سیستم به اضافه حاصل ضرب فشار و حجم. بنابراین، این ویژگی ترمودینامیکی یک سیستم است. معادله آنتالپی در زیر آورده شده است.
H=U + PV
بر این اساس، H آنتالپی سیستم، U انرژی داخلی سیستم، P فشار و V حجم است. آنتالپی یک سیستم نشان دهنده ظرفیت آن سیستم برای انتشار گرما (برای انجام کارهای غیر مکانیکی) است. آنتالپی با نماد H نشان داده می شود.
تعیین آنتالپی یک سیستم به ما اجازه می دهد تا مشخص کنیم که یک واکنش شیمیایی گرمازا یا گرمازا است. تغییر در آنتالپی یک سیستم می تواند برای تعیین گرمای واکنش ها و همچنین برای پیش بینی خود به خودی یا غیر خودبخودی بودن یک واکنش شیمیایی استفاده شود.
رابطه بین انرژی آزاد و آنتالپی چیست؟
انرژی آزاد گیبس و آنتالپی از طریق معادله زیر به هم مرتبط هستند.
G=H – TS
در معادله فوق، G انرژی آزاد گیبس، H آنتالپی سیستم، Y دما است که ثابت و S آنتروپی سیستم است. هر دو G و H واحدهای اندازه گیری یکسانی دارند.
تفاوت بین انرژی آزاد و آنتالپی چیست؟
انرژی رایگان در مقابل آنتالپی |
|
| انرژی آزاد مقدار انرژی موجود برای یک سیستم ترمودینامیکی برای انجام کارهای ترمودینامیکی است. | آنتالپی یک سیستم یک کمیت ترمودینامیکی معادل مقدار گرمای کل یک سیستم است. |
| مفهوم | |
| انرژی آزاد کل انرژی موجود برای انجام کارهای ترمودینامیکی را می دهد. | آنتالپی کل انرژی یک سیستم را می دهد که می تواند به گرما تبدیل شود. |
| تبدیل | |
| انرژی آزاد انرژی می دهد که می تواند به کار مکانیکی سیستم تبدیل شود. | آنتالپی انرژی می دهد که می تواند به کار غیر مکانیکی سیستم تبدیل شود. |
خلاصه - انرژی رایگان در مقابل آنتالپی
انرژی آزاد و آنتالپی یک سیستم ترمودینامیکی نشان دهنده انرژی موجود در یک سیستم است. تفاوت اصلی بین انرژی آزاد و آنتالپی این است که انرژی آزاد کل انرژی موجود برای انجام کار ترمودینامیکی را می دهد در حالی که آنتالپی انرژی کل یک سیستم را می دهد که می تواند به گرما تبدیل شود.
