Hauptunterschied - Freie Energie gegen Enthalpie
Freie Energie und Enthalpie sind zwei thermodynamische Begriffe, die verwendet werden, um die Beziehung zwischen Wärmeenergie und chemischen Reaktionen zu erklären, die in einem thermodynamischen System auftreten. Freie Energie oder thermodynamische freie Energie ist der Arbeitsaufwand, den ein thermodynamisches System leisten kann. Mit anderen Worten, freie Energie ist die Energiemenge, die in diesem thermodynamischen System verfügbar ist, um thermodynamische Arbeit auszuführen. Die Enthalpie ist dagegen eine thermodynamische Größe, die den Gesamtenergiegehalt in einem thermodynamischen System darstellt. Der Hauptunterschied zwischen freier Energie und Enthalpie besteht darin, dass freie Energie die Gesamtenergie liefert, die für thermodynamische Arbeiten zur Verfügung steht, während Enthalpie die Gesamtenergie eines thermodynamischen Systems liefert, das in Wärme umgewandelt werden kann.
INHALT
1. Überblick und Hauptunterschied
2. Was ist freie Energie
? 3. Was ist Enthalpie?
4. Beziehung zwischen freier Energie und Enthalpie.
5. Vergleich nebeneinander - Freie Energie gegen Enthalpie in tabellarischer Form.
6. Zusammenfassung
Was ist freie Energie?
Freie Energie ist die Energiemenge, die einem thermodynamischen System zur Verfügung steht, um thermodynamische Arbeiten auszuführen. Freie Energie hat die Dimensionen von Energie. Der Wert der freien Energie eines thermodynamischen Systems wird durch den gegenwärtigen Zustand des Systems bestimmt; nicht durch seine Geschichte. Es gibt zwei Haupttypen freier Energie, die in der Thermodynamik häufig diskutiert werden. Helmholtz freie Energie und Gibbs freie Energie.
Helmholtz Freie Energie
Die freie Helmholtz-Energie ist die Energie, die in einem geschlossenen thermodynamischen System zur Verfügung steht, um thermodynamische Arbeiten bei konstanter Temperatur und konstantem Volumen auszuführen. Der negative Wert der Helmholtz-Energie gibt daher die maximale Arbeit an, die ein thermodynamisches System leisten kann, wenn sein Volumen konstant gehalten wird. Um das Volumen konstant zu halten, wird ein Teil der gesamten thermodynamischen Arbeit als Grenzarbeit ausgeführt (um die Grenze des Systems unverändert zu lassen). Die Gleichung der Helmholtz-Energie ist unten angegeben.
A = U - TS
Wobei A die freie Helmholtz-Energie ist, U die innere Energie ist, T eine Temperatur ist, die eine Konstante ist, und S die Entropie des Systems ist. Die Entropie ist eine thermodynamische Größe, die die Nichtverfügbarkeit der Wärmeenergie eines Systems zur Umwandlung in mechanische Arbeit darstellt.
Abbildung 01: Hermann von Helmholtz schlug als erster das Konzept der freien Helmholtz-Energie vor
Gibbs Freie Energie:
Die Gibbs-freie Energie ist die Energie, die in einem geschlossenen thermodynamischen System verfügbar ist, um thermodynamische Arbeiten bei konstanter Temperatur und konstantem Druck auszuführen. Das Volumen des Systems kann variieren. Freie Energie wird mit G bezeichnet. Die Gleichung der freien Gibbs-Energie ist unten angegeben.
G = H - TS
In der obigen Gleichung ist G Gibbs freie Energie, H ist die Enthalpie des Systems, Y ist die Temperatur, die eine Konstante ist, und S ist die Entropie des Systems.
Was ist Enthalpie?
Die Enthalpie eines Systems ist eine thermodynamische Größe, die dem Gesamtwärmegehalt eines Systems entspricht. Sie entspricht der inneren Energie des Systems plus dem Produkt aus Druck und Volumen. Daher ist es eine thermodynamische Eigenschaft eines Systems. Die Enthalpiegleichung ist unten angegeben.
H = U + PV
Dementsprechend ist H die Enthalpie des Systems, U ist die innere Energie des Systems, P ist der Druck und V ist das Volumen. Die Enthalpie eines Systems ist ein Hinweis auf die Fähigkeit dieses Systems, Wärme freizusetzen (um nicht mechanische Arbeiten auszuführen). Die Enthalpie wird mit dem Symbol H bezeichnet.
Durch die Bestimmung der Enthalpie eines Systems können wir feststellen, ob eine chemische Reaktion exotherm oder endotherm ist. Die Änderung der Enthalpie eines Systems kann verwendet werden, um die Reaktionswärme zu bestimmen und um vorherzusagen, ob eine chemische Reaktion spontan oder nicht spontan ist.
Welche Beziehung besteht zwischen freier Energie und Enthalpie?
Die freie Gibbs-Energie und die Enthalpie werden durch die folgende Gleichung in Beziehung gesetzt.
G = H - TS
In der obigen Gleichung ist G Gibbs freie Energie, H ist die Enthalpie des Systems, Y ist die Temperatur, die eine Konstante ist, und S ist die Entropie des Systems. Sowohl G als auch H haben die gleichen Maßeinheiten.
Was ist der Unterschied zwischen freier Energie und Enthalpie?
Freie Energie gegen Enthalpie |
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| Freie Energie ist die Energiemenge, die einem thermodynamischen System zur Verfügung steht, um thermodynamische Arbeiten auszuführen. | Die Enthalpie eines Systems ist eine thermodynamische Größe, die dem Gesamtwärmegehalt eines Systems entspricht. |
| Konzept | |
| Freie Energie gibt die Gesamtenergie an, die für thermodynamische Arbeiten zur Verfügung steht. | Die Enthalpie gibt die Gesamtenergie eines Systems an, das in Wärme umgewandelt werden kann. |
| Umwandlung | |
| Freie Energie gibt die Energie an, die in mechanische Arbeit des Systems umgewandelt werden kann. | Die Enthalpie gibt die Energie an, die in nichtmechanische Arbeit des Systems umgewandelt werden kann. |
Zusammenfassung - Freie Energie gegen Enthalpie
Freie Energie und Enthalpie eines thermodynamischen Systems repräsentieren Energie, die in einem System verfügbar ist. Der Hauptunterschied zwischen freier Energie und Enthalpie besteht darin, dass freie Energie die Gesamtenergie liefert, die für thermodynamische Arbeiten zur Verfügung steht, während Enthalpie die Gesamtenergie eines Systems angibt, das in Wärme umgewandelt werden kann.
