Perbezaan Antara Tenaga Bebas dan Enthalpy

Perbezaan Utama - Percuma Tenaga vs Enthalpy
 

Tenaga bebas dan entalpi adalah dua istilah thermodinamik yang digunakan untuk menjelaskan hubungan antara tenaga haba dan tindak balas kimia yang berlaku dalam sistem termodinamik. Tenaga bebas atau tenaga bebas termodinamik ialah jumlah kerja yang boleh dilakukan oleh sistem termodinamik. Dengan kata lain, tenaga bebas ialah jumlah tenaga yang terdapat dalam sistem termodinamika untuk melaksanakan kerja termodinamik. Enthalpy, sebaliknya, adalah kuantiti termodinamik yang mewakili jumlah kandungan tenaga dalam sistem termodinamik. The perbezaan utama antara tenaga bebas dan entalpi adalah bahawa tenaga bebas memberikan jumlah tenaga yang tersedia untuk melaksanakan kerja termodinamik manakala entalpi memberikan jumlah tenaga sistem termodinamik yang boleh ditukar kepada haba.

KANDUNGAN

1. Gambaran Keseluruhan dan Perbezaan Utama
2. Apakah Tenaga Percuma?
3. Apa itu Enthalpy
4. Hubungan Antara Tenaga Bebas dan Enthalpy
5. Side by Side Comparison - Tenaga vs Enthalpy Percuma dalam Borang Tabular
6. Ringkasan

Apa itu Tenaga Percuma?

Tenaga bebas ialah jumlah tenaga yang ada untuk sistem termodinamik untuk melaksanakan kerja termodinamik. Tenaga bebas mempunyai dimensi tenaga. Nilai tenaga bebas sistem termodinamik ditentukan oleh keadaan semasa sistem; bukan dengan sejarahnya. Terdapat dua jenis tenaga bebas yang sering dibincangkan dalam termodinamik; Tenaga percuma Helmholtz dan tenaga bebas Gibbs.

Helmholtz Percuma Tenaga

Tenaga bebas Helmholtz adalah tenaga yang tersedia dalam sistem termodinamika tertutup untuk melakukan kerja termodinamik pada suhu dan volum malar. Oleh itu, nilai negatif tenaga Helmholtz menunjukkan kerja maksimum yang boleh dilakukan oleh sistem termodinamik dengan menahan pemalar isipadu. Untuk memastikan pemalar isipadu, beberapa jumlah kerja termodinamik dilakukan sebagai kerja sempadan (untuk mengekalkan sempadan sistem seperti itu). Persamaan tenaga Helmholtz diberikan di bawah.

A = U - TS

Di mana A adalah tenaga bebas Helmholtz, U adalah tenaga dalaman, T ialah suhu, yang merupakan pemalar dan S ialah entropi sistem. Entropy adalah kuantiti termodinamik yang mewakili ketiadaan tenaga terma sistem untuk penukaran kepada kerja mekanikal.

Rajah 01: Hermann von Helmholtz adalah yang pertama mencadangkan konsep tenaga bebas Helmholtz

Gibbs Energy Free:

Tenaga bebas Gibbs tenaga yang tersedia dalam sistem tertutup, termodinamik untuk melakukan kerja termodinamik pada suhu dan tekanan malar. Jumlah sistem boleh berbeza-beza. Tenaga bebas ditunjukkan oleh G. Persamaan tenaga bebas Gibbs diberikan di bawah.

G = H - TS

Dalam persamaan di atas, G ialah tenaga bebas Gibbs, H ialah entalpi sistem, Y adalah suhu, yang merupakan pemalar dan S adalah entropi sistem.

Apa itu Enthalpy?

Enthalpy suatu sistem adalah kuantiti termodinamik bersamaan dengan jumlah kandungan haba suatu sistem. Ia sama dengan tenaga dalaman sistem ditambah dengan produk tekanan dan kelantangan. Oleh itu, ia adalah sifat termodinamik sistem. The persamaan entalpi diberikan di bawah.

H = U + PV

Oleh itu, H ialah entalpi sistem, U adalah tenaga dalaman sistem, P adalah tekanan dan V adalah isipadu. Entalpi sistem adalah petunjuk keupayaan sistem untuk melepaskan haba (untuk melakukan kerja bukan mekanikal). Entalpi dilambangkan oleh simbol H.

Menentukan entalpi suatu sistem membolehkan kita untuk menunjukkan sama ada tindak balas kimia adalah eksotermik atau endothermic. Perubahan dalam entalpi suatu sistem boleh digunakan untuk menentukan haba tindak balas dan juga untuk meramalkan jika reaksi kimia spontan atau tidak spontan.

Apakah Hubungan Antara Tenaga Bebas dan Enthalpy?

Tenaga bebas Gibb dan entalpi berkaitan dengan persamaan berikut.

G = H - TS

Dalam persamaan di atas, G adalah tenaga bebas Gibbs, H ialah entalpi sistem, Y adalah suhu, yang merupakan pemalar dan S adalah entropi sistem. Kedua-dua G dan H mempunyai unit pengukuran yang sama.

Apakah Perbezaan Antara Tenaga Percuma dan Enthalpy?

Percuma vs Enthalpy
Tenaga bebas ialah jumlah tenaga yang ada untuk sistem termodinamik untuk melaksanakan kerja termodinamik.	Enthalpy suatu sistem adalah kuantiti termodinamik bersamaan dengan jumlah kandungan haba suatu sistem.
Konsep
Tenaga bebas memberikan jumlah tenaga yang tersedia untuk melaksanakan kerja termodinamik.	Enthalpy memberikan tenaga keseluruhan sistem yang boleh ditukar kepada haba.
Penukaran
Tenaga bebas memberikan tenaga yang dapat ditukar kepada kerja mekanik sistem.	Enthalpy memberikan tenaga yang boleh ditukar kepada kerja bukan mekanikal sistem.

Ringkasan - Percuma Tenaga vs Enthalpy

Tenaga bebas dan entalpi sistem termodinamik mewakili tenaga yang terdapat dalam sistem. Perbezaan utama antara tenaga bebas dan entalpi ialah tenaga bebas memberikan jumlah tenaga yang tersedia untuk melaksanakan kerja termodinamik manakala entalpi memberikan jumlah tenaga sistem yang dapat ditukar kepada haba.

Rujukan:

1.The Editors of Encyclopædia Britannica. "Tenaga percuma." Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, inc., 5 Jan. 2012. Available here
2.Helmenstine, Anne Marie, D. "Apakah Enthalpy dalam Kimia dan Fizik?" ThoughtCo, 25 Jan, 2018. Boleh didapati di sini
3. "Tenaga percuma Helmholtz." Wikipedia, Yayasan Wikimedia, 17 Feb. 2018. Boleh didapati di sini
4. "Gibbs (Percuma) Tenaga." Chemistry FreeTexts, Libretexts, 12 Jan. 2018. Available here

Image Courtesy:

1. 'Hermann von Helmholtz' (Domain Awam) melalui Wikimedia Commons