Հիմնական տարբերություն – Անվճար էներգիա ընդդեմ էնթալպիա
Ազատ էներգիան և էթալպիան երկու թերմոդինամիկական տերմիններ են, որոնք օգտագործվում են ջերմային էներգիայի և քիմիական ռեակցիաների միջև կապը բացատրելու համար, որոնք տեղի են ունենում թերմոդինամիկական համակարգում: Ազատ էներգիան կամ թերմոդինամիկ ազատ էներգիան աշխատանքի քանակն է, որը կարող է կատարել թերմոդինամիկական համակարգը: Այլ կերպ ասած, ազատ էներգիան այն էներգիայի քանակն է, որն առկա է այդ թերմոդինամիկական համակարգում թերմոդինամիկական աշխատանք կատարելու համար։ Էնթալպիան, մյուս կողմից, թերմոդինամիկական մեծություն է, որը ներկայացնում է թերմոդինամիկական համակարգի ընդհանուր էներգիայի պարունակությունը: Ազատ էներգիայի և էնթալպիայի հիմնական տարբերությունն այն է, որ ազատ էներգիան տալիս է թերմոդինամիկ աշխատանք կատարելու համար հասանելի ընդհանուր էներգիան, մինչդեռ էթալպիան տալիս է թերմոդինամիկական համակարգի ընդհանուր էներգիան, որը կարող է վերածվել ջերմության:
Ի՞նչ է անվճար էներգիան:
Ազատ էներգիան թերմոդինամիկական համակարգի համար հասանելի էներգիայի քանակն է թերմոդինամիկական աշխատանք կատարելու համար: Ազատ էներգիան ունի էներգիայի չափսեր։ Ջերմոդինամիկական համակարգի ազատ էներգիայի արժեքը որոշվում է համակարգի ներկա վիճակով. ոչ իր պատմությամբ: Թերմոդինամիկայի մեջ հաճախ քննարկվում են ազատ էներգիայի երկու հիմնական տեսակ. Հելմհոլցի ազատ էներգիա և Գիբսի ազատ էներգիա:
Helmholtz Free Energy
Հելմհոլցի ազատ էներգիան այն էներգիան է, որը հասանելի է փակ, թերմոդինամիկական համակարգում՝ թերմոդինամիկ աշխատանք կատարելու համար մշտական ջերմաստիճանում և ծավալում: Հետևաբար, Հելմհոլցի էներգիայի բացասական արժեքը ցույց է տալիս այն առավելագույն աշխատանքը, որը կարող է կատարել թերմոդինամիկական համակարգը՝ իր ծավալը հաստատուն պահելով։ Ծավալը հաստատուն պահելու համար ընդհանուր թերմոդինամիկական աշխատանքների մի մասը կատարվում է որպես սահմանային աշխատանք (համակարգի սահմանն այնպես, ինչպես որ կա): Հելմհոլցի էներգիայի հավասարումը տրված է ստորև։
A=U – TS
Որտեղ A-ն Հելմհոլցի ազատ էներգիան է, U-ն ներքին էներգիան է, T-ը ջերմաստիճան է, որը հաստատուն է, իսկ S-ը համակարգի էնտրոպիան է: Էնտրոպիան թերմոդինամիկական մեծություն է, որը ներկայացնում է համակարգի ջերմային էներգիայի անհասանելիությունը մեխանիկական աշխատանքի վերածելու համար։
Նկար 01. Հերման ֆոն Հելմհոլցն առաջինն էր, ով առաջարկեց Հելմհոլցի ազատ էներգիայի հայեցակարգը
Gibbs Free Energy:
Գիբսի ազատ էներգիան այն էներգիան է, որը հասանելի է փակ, թերմոդինամիկական համակարգում՝ թերմոդինամիկ աշխատանք կատարելու համար մշտական ջերմաստիճանի և ճնշման պայմաններում: Համակարգի ծավալը կարող է տարբեր լինել: Ազատ էներգիան նշանակվում է G-ով: Գիբսի ազատ էներգիայի հավասարումը տրված է ստորև:
G=H – TS
Վերոնշյալ հավասարման մեջ G-ը Գիբսի ազատ էներգիան է, H-ը համակարգի էնթալպիան, Y-ը ջերմաստիճանը, որը հաստատուն է, իսկ S-ը համակարգի էնտրոպիան է:
Ի՞նչ է էնթալպիան:
Համակարգի էնթալպիան թերմոդինամիկական մեծություն է, որը համարժեք է համակարգի ընդհանուր ջերմային պարունակությանը: Այն հավասար է համակարգի ներքին էներգիային գումարած ճնշման և ծավալի արտադրյալին: Հետևաբար, դա համակարգի թերմոդինամիկական հատկությունն է։ Էնթալպիայի հավասարումը տրված է ստորև։
H=U + PV
Համապատասխանաբար, H-ը համակարգի էնթալպիան է, U-ը համակարգի ներքին էներգիան է, P-ն ճնշումն է, իսկ V-ը՝ ծավալը։ Համակարգի էթալպիան ցույց է տալիս այդ համակարգի ջերմությունը ազատելու (ոչ մեխանիկական աշխատանք կատարելու) կարողությունը: Էնթալպիան նշանակվում է H նշանով:
Համակարգի էթալպիայի որոշումը թույլ է տալիս մեզ ցույց տալ՝ քիմիական ռեակցիան էկզոթերմիկ է, թե էնդոթերմիկ: Համակարգի էթալպիայի փոփոխությունը կարող է օգտագործվել՝ որոշելու ռեակցիաների ջերմությունը և նաև կանխատեսելու՝ քիմիական ռեակցիան ինքնաբուխ է, թե ոչ։
Ի՞նչ է կապը ազատ էներգիայի և էնթալպիայի միջև:
Գիբսի ազատ էներգիան և էնթալպիան կապված են հետևյալ հավասարման միջոցով:
G=H – TS
Վերոնշյալ հավասարման մեջ G-ը Գիբսի ազատ էներգիան է, H-ը համակարգի էնթալպիան է, Y-ը ջերմաստիճանը, որը հաստատուն է, իսկ S-ը՝ համակարգի էնտրոպիան: G-ն և H-ն ունեն նույն չափման միավորները:
Ո՞րն է տարբերությունը անվճար էներգիայի և էնթալպիայի միջև:
Անվճար էներգիա ընդդեմ էնթալպիա |
|
| Ազատ էներգիան էներգիայի քանակն է, որը հասանելի է թերմոդինամիկական համակարգի համար թերմոդինամիկական աշխատանք կատարելու համար: | Համակարգի էնթալպիան թերմոդինամիկական մեծություն է, որը համարժեք է համակարգի ընդհանուր ջերմային պարունակությանը: |
| Հայեցակարգ | |
| Ազատ էներգիան տալիս է թերմոդինամիկական աշխատանք կատարելու համար հասանելի ընդհանուր էներգիան: | Էնթալպիան տալիս է համակարգի ընդհանուր էներգիան, որը կարող է վերածվել ջերմության: |
| Փոխակերպում | |
| Ազատ էներգիան տալիս է էներգիա, որը կարող է վերածվել համակարգի մեխանիկական աշխատանքի: | Էնթալպիան տալիս է էներգիա, որը կարող է վերածվել համակարգի ոչ մեխանիկական աշխատանքի: |
Ամփոփում – Անվճար էներգիա ընդդեմ էնթալպիա
Թերմոդինամիկական համակարգի ազատ էներգիան և էնթալպիան ներկայացնում են էներգիա, որը հասանելի է համակարգում: Ազատ էներգիայի և էնթալպիայի հիմնական տարբերությունն այն է, որ ազատ էներգիան տալիս է թերմոդինամիկ աշխատանք կատարելու համար հասանելի ընդհանուր էներգիան, մինչդեռ էթալպիան տալիս է համակարգի ընդհանուր էներգիան, որը կարող է վերածվել ջերմության:
