Anahtar Fark – Serbest Enerji ve Entalpi
Serbest enerji ve entalpi, bir termodinamik sistemde meydana gelen ısı enerjisi ve kimyasal reaksiyonlar arasındaki ilişkiyi açıklamak için kullanılan iki termodinamik terimdir. Serbest enerji veya termodinamik serbest enerji, bir termodinamik sistemin yapabileceği iş miktarıdır. Başka bir deyişle, serbest enerji, o termodinamik sistemde termodinamik işi gerçekleştirmek için mevcut olan enerji miktarıdır. Entalpi ise termodinamik bir sistemdeki toplam enerji içeriğini temsil eden termodinamik bir miktardır. temel fark serbest enerji ve entalpi arasında serbest enerji, termodinamik işi gerçekleştirmek için mevcut toplam enerjiyi verirken entalpi, ısıya dönüştürülebilen bir termodinamik sistemin toplam enerjisini verir.
Serbest Enerji Nedir?
Serbest enerji, bir termodinamik sistemin termodinamik işi gerçekleştirmesi için mevcut olan enerji miktarıdır. Serbest enerji, enerji boyutlarına sahiptir. Bir termodinamik sistemin serbest enerjisinin değeri, sistemin mevcut durumu tarafından belirlenir; tarihiyle değil. Termodinamikte sıklıkla tartışılan iki ana serbest enerji türü vardır; Helmholtz serbest enerjisi ve Gibbs serbest enerjisi.
Helmholtz Serbest Enerji
Helmholtz serbest enerjisi, sabit sıcaklık ve hacimde termodinamik işi gerçekleştirmek için kapalı, termodinamik bir sistemde mevcut olan enerjidir. Dolayısıyla, Helmholtz enerjisinin negatif değeri, bir termodinamik sistemin hacmini sabit tutarak yapabileceği maksimum işi gösterir. Hacmi sabit tutmak için, toplam termodinamik işin bir kısmı sınır işi olarak yapılır (sistemin sınırını olduğu gibi tutmak için). Helmholtz enerjisinin denklemi aşağıda verilmiştir.
A=U – TS
A'nın Helmholtz serbest enerjisi olduğu yerde, U iç enerjidir, T bir sabit olan bir sıcaklıktır ve S sistemin entropisidir. Entropi, bir sistemin termal enerjisinin mekanik işe dönüştürülmemesini temsil eden termodinamik bir niceliktir.
Şekil 01: Hermann von Helmholtz, Helmholtz serbest enerjisi kavramını öneren ilk kişiydi
Gibbs Serbest Enerjisi:
Gibbs serbest enerjisi, sabit sıcaklık ve basınçta termodinamik işi gerçekleştirmek için kapalı, termodinamik bir sistemde mevcut olan enerjidir. Sistemin hacmi değişebilir. Serbest enerji G ile gösterilir. Gibbs serbest enerjisinin denklemi aşağıda verilmiştir.
G=H – TS
Yukarıdaki denklemde, G Gibbs serbest enerjisidir, H sistemin entalpisidir, Y bir sabit olan sıcaklıktır ve S sistemin entropidir.
Entalpi nedir?
Bir sistemin entalpisi, bir sistemin toplam ısı içeriğine eşdeğer bir termodinamik miktardır. Sistemin iç enerjisi ile basınç ve hacmin çarpımına eşittir. Bu nedenle, bir sistemin termodinamik bir özelliğidir. Entalpi denklemi aşağıda verilmiştir.
H=U + PV
Buna göre, H sistemin entalpisidir, U sistemin iç enerjisidir, P basınçtır ve V hacimdir. Bir sistemin entalpisi, o sistemin ısı salma (mekanik olmayan işler yapma) kapasitesinin göstergesidir. Entalpi H sembolü ile gösterilir.
Bir sistemin entalpisini belirlemek, bir kimyasal reaksiyonun ekzotermik mi yoksa endotermik mi olduğunu belirtmemizi sağlar. Bir sistemin entalpisindeki değişim, reaksiyonların ısısını belirlemek ve ayrıca bir kimyasal reaksiyonun kendiliğinden mi yoksa kendiliğinden mi olduğunu tahmin etmek için kullanılabilir.
Serbest Enerji ve Entalpi Arasındaki İlişki Nedir?
Gibbs serbest enerjisi ve entalpi aşağıdaki denklemle ilişkilidir.
G=H – TS
Yukarıdaki denklemde G, Gibbs serbest enerjisidir, H sistemin entalpisidir, Y bir sabit olan sıcaklıktır ve S sistemin entropidir. Hem G hem de H aynı ölçü birimlerine sahiptir.
Serbest Enerji ile Entalpi Arasındaki Fark Nedir?
Serbest Enerji ve Entalpi |
|
| Serbest enerji, bir termodinamik sistemin termodinamik işi gerçekleştirmesi için mevcut olan enerji miktarıdır. | Bir sistemin entalpisi, bir sistemin toplam ısı içeriğine eşdeğer bir termodinamik miktardır. |
| Konsept | |
| Serbest enerji, termodinamik işi gerçekleştirmek için mevcut toplam enerjiyi verir. | Entalpi, bir sistemin ısıya dönüştürülebilen toplam enerjisini verir. |
| Dönüşüm | |
| Serbest enerji, sistemin mekanik çalışmasına dönüştürülebilen enerjiyi verir. | Entalpi, sistemin mekanik olmayan çalışmasına dönüştürülebilen enerjiyi verir. |
Özet – Serbest Enerji ve Entalpi
Bir termodinamik sistemin serbest enerjisi ve entalpisi, bir sistemde mevcut olan enerjiyi temsil eder. Serbest enerji ile entalpi arasındaki temel fark, serbest enerjinin termodinamik işi gerçekleştirmek için mevcut toplam enerjiyi vermesi, entalpi ise bir sistemin ısıya dönüştürülebilen toplam enerjisini vermesidir.
