Sự khác biệt chính - Năng lượng miễn phí so với Enthalpy
Năng lượng tự do và entanpi là hai thuật ngữ nhiệt động lực học được sử dụng để giải thích mối quan hệ giữa nhiệt năng và các phản ứng hóa học xảy ra trong một hệ thống nhiệt động lực học. Năng lượng tự do hay năng lượng tự do nhiệt động lực học là lượng công mà một hệ thống nhiệt động lực học có thể thực hiện. Nói cách khác, năng lượng tự do là lượng năng lượng có trong hệ nhiệt động lực học đó để thực hiện công nhiệt động lực học. Mặt khác, Entanpi là đại lượng nhiệt động biểu thị tổng năng lượng trong hệ nhiệt động lực học. Sự khác biệt cơ bản giữa năng lượng tự do và entanpi là năng lượng tự do cho tổng năng lượng sẵn có để thực hiện công nhiệt động trong khi entanpi cho tổng năng lượng của một hệ nhiệt động có thể chuyển thành nhiệt.
Năng lượng miễn phí là gì?
Năng lượng tự do là lượng năng lượng có sẵn để hệ nhiệt động thực hiện công nhiệt động. Năng lượng tự do có các kích thước của năng lượng. Giá trị của năng lượng tự do của hệ nhiệt động được xác định bởi trạng thái hiện tại của hệ; không phải bởi lịch sử của nó. Có hai dạng năng lượng tự do chính thường được thảo luận trong nhiệt động lực học; Năng lượng miễn phí Helmholtz và năng lượng miễn phí Gibbs.
Helmholtz Năng lượng Miễn phí
Năng lượng tự do Helmholtz là năng lượng có sẵn trong một hệ nhiệt động lực học khép kín để thực hiện công việc nhiệt động lực học ở nhiệt độ và thể tích không đổi. Do đó, giá trị âm của năng lượng Helmholtz cho biết công lớn nhất mà hệ nhiệt động lực học có thể thực hiện bằng cách giữ cho thể tích của nó không đổi. Để giữ cho khối lượng không đổi, một số công của nhiệt động lực học toàn phần được thực hiện như công tác biên (để giữ cho đường biên của hệ như nó vốn có). Phương trình của năng lượng Helmholtz được đưa ra dưới đây.
A=U - TS
Trong đó A là năng lượng tự do Helmholtz, U là nội năng, T là nhiệt độ, là hằng số và S là entropi của hệ. Entropy là đại lượng nhiệt động lực học biểu thị sự không có sẵn nhiệt năng của hệ thống để chuyển đổi thành công cơ học.
Hình 01: Hermann von Helmholtz là người đầu tiên đề xuất khái niệm năng lượng tự do Helmholtz
Gibbs Năng lượng Miễn phí:
Năng lượng tự do Gibbs là năng lượng có sẵn trong một hệ thống nhiệt động lực học khép kín để thực hiện công việc nhiệt động lực học ở nhiệt độ và áp suất không đổi. Khối lượng của hệ thống có thể khác nhau. Năng lượng tự do được ký hiệu là G. Phương trình của năng lượng tự do Gibbs được đưa ra dưới đây.
G=H - TS
Trong phương trình trên, G là năng lượng tự do Gibbs, H là entanpi của hệ, Y là nhiệt độ, là hằng số và S là entropi của hệ.
Enthalpy là gì?
Entanpi của hệ là đại lượng nhiệt động tương đương với nhiệt năng toàn phần của hệ. Nó bằng nội năng của hệ cộng với tích của áp suất và thể tích. Do đó, nó là một đặc tính nhiệt động lực học của một hệ thống. Phương trình của entanpi được đưa ra dưới đây.
H=U + PV
Theo đó, H là entanpi của hệ, U là nội năng của hệ, P là áp suất và V là thể tích. Entanpi của một hệ thống là biểu thị khả năng giải phóng nhiệt của hệ thống đó (để thực hiện công việc phi cơ học). Entanpi được biểu thị bằng ký hiệu H.
Việc xác định entanpi của một hệ thống cho phép chúng ta chỉ ra phản ứng hóa học tỏa nhiệt hay thu nhiệt. Sự thay đổi entanpi của một hệ có thể được sử dụng để xác định nhiệt của các phản ứng và cũng để dự đoán xem một phản ứng hóa học là tự phát hay không tự phát.
Mối quan hệ giữa Năng lượng tự do và Entanpi là gì?
Năng lượng tự do Gibbs và entanpi có quan hệ với nhau qua phương trình sau.
G=H - TS
Trong phương trình trên, G là năng lượng tự do Gibbs, H là entanpi của hệ, Y là nhiệt độ, là hằng số và S là entropi của hệ. Cả G và H đều có cùng đơn vị đo.
Sự khác biệt giữa Năng lượng Tự do và Entanpi là gì?
Năng lượng miễn phí so với Enthalpy |
|
| Năng lượng tự do là lượng năng lượng có sẵn cho hệ nhiệt động lực học để thực hiện công việc nhiệt động lực học. | Entanpi của hệ là đại lượng nhiệt động tương đương với nhiệt năng toàn phần của hệ. |
| Khái niệm | |
| Năng lượng tự do cung cấp tổng năng lượng có sẵn để thực hiện công việc nhiệt động lực học. | Enthalpy cho biết tổng năng lượng của một hệ thống có thể được chuyển đổi thành nhiệt. |
| Chuyển đổi | |
| Năng lượng tự do cung cấp năng lượng có thể được chuyển đổi thành công cơ học của hệ thống. | Enthalpy cung cấp năng lượng có thể được chuyển đổi thành công không cơ học của hệ thống. |
Tóm tắt - Năng lượng Miễn phí vs Enthalpy
Năng lượng tự do và entanpi của một hệ nhiệt động thể hiện năng lượng có sẵn trong một hệ. Sự khác biệt chính giữa năng lượng tự do và entanpi là năng lượng tự do cung cấp tổng năng lượng có sẵn để thực hiện công việc nhiệt động lực học trong khi entanpi cho tổng năng lượng của một hệ thống có thể chuyển đổi thành nhiệt.
