Différence entre l'énergie libre et l'énergie libre standard

Énergie libre vs énergie libre standard

Qu'est-ce que l'énergie libre?

La quantité de travail qu'un système thermodynamique peut effectuer est connue sous le nom d'énergie libre. L'énergie libre peut être décrite en utilisant deux termes, Helmholtz Free Energy et Gibbs Free Energy. En chimie, lorsque nous utilisons le mot «énergie libre», cela signifie Gibbs Free Energy. En physique, l'énergie libre fait référence à Helmholtz Free Energy. Les deux termes sont décrits ci-dessous.

La deuxième loi de la thermodynamique est liée à l'entropie, et il dit: «L'entropie de l'univers augmente dans un processus spontané.»L'entropie est liée à la quantité de chaleur générée; c'est la mesure dans laquelle l'énergie a été dégradée. Mais, en fait, la quantité de troubles supplémentaires causés par une quantité donnée de chaleur Q dépend de la température. S'il fait déjà très chaud, un peu de chaleur supplémentaire ne crée pas beaucoup plus de troubles, mais si la température est très basse, la même quantité de chaleur entraînera une augmentation spectaculaire du trouble. Il est donc plus approprié d'écrire,

ds = dq / t

Pour analyser la direction du changement, nous devons considérer les changements dans le système et dans l'environnement. L'inégalité Clausius suivante montre ce qui se passe lorsque l'énergie thermique est transférée entre le système et l'environnement. (Considérons que le système est en équilibre thermique avec l'environnement à la température t)

ds - dq / t ≥0 .… (1) 

Si le chauffage est effectué à un volume constant, nous pouvons écrire l'équation ci-dessus (1) comme suit. Cette équation exprime le critère qu'une réaction spontanée se déroule en termes de fonctions d'état uniquement.

DS - DU / T ≥0

L'équation peut être réorganisée pour obtenir l'équation suivante.

TDS ≥DU (équation 2), et donc, il peut être écrit comme

du - TDS ≤0

L'expression ci-dessus peut être simplifiée par l'utilisation de l'énergie de Helmholtz à terme, a, qui peut être définie comme,

A = U-TS

À partir des équations ci-dessus, nous pouvons dériver un critère pour une réaction spontanée comme da ≤0. Cela indique que, un changement dans un système à température et à volume constants est spontané si DA ≤0. Le changement est donc spontané lorsqu'il correspond à une diminution de l'énergie Helmholtz. Par conséquent, ces systèmes se déplacent dans un chemin spontané, pour donner une valeur plus faible.

L'énergie libre de Gibbs est liée aux changements qui se produisent à pression constante. Lorsque l'énergie thermique est transférée à pression constante, il n'y a que des travaux d'expansion; Par conséquent, nous modifions et écrivons l'équation 2 comme suit.

TDS ≥DH

Cette équation peut être réorganisée pour donner DH-TDS≤0. Avec le terme gibbs libre d'énergie, g, cette équation peut être écrite comme,

G = H-TS

À température et à la pression constantes, les réactions chimiques sont spontanées dans le sens de la diminution de l'énergie libre de Gibbs. Par conséquent, DG ≤0

Qu'est-ce que l'énergie libre standard?

L'énergie libre standard est l'énergie libre définie dans des conditions standard. Les conditions standard sont la température, 298 K; pression, 1 atm ou 101.3 kPa; et tous les solutés à 1 m de concentration. L'énergie libre standard est indiquée comme Go.