Serbest Enerji vs Standart Serbest Enerji
Serbest enerji nedir?
Bir termodinamik sistemin yapabileceği iş miktarına serbest enerji denir. Serbest enerji, Helmholtz serbest enerjisi ve Gibbs serbest enerjisi olmak üzere iki terim kullanılarak tanımlanabilir. Kimyada, Gibbs'in serbest enerjisi anlamına gelen "serbest enerji" kelimesini kullandığımızda. Fizikte serbest enerji, Helmholtz serbest enerjisini ifade eder. Her iki terim de aşağıda açıklanmıştır.
Termodinamiğin ikinci yasası entropi ile ilgilidir ve "evrenin entropisi kendiliğinden bir süreçte artar" der. Entropi, üretilen ısı miktarı ile ilgilidir; bu, enerjinin bozulma derecesidir. Ama aslında, belirli bir miktardaki q ısının neden olduğu fazladan düzensizliğin miktarı sıcaklığa bağlıdır. Zaten çok sıcaksa, biraz fazla ısı çok daha fazla düzensizlik yaratmaz, ancak sıcaklık çok düşükse, aynı miktarda ısı düzensizlikte çarpıcı bir artışa neden olur. Bu nedenle,yazmak daha uygundur.
ds=dq/T
Değişimin yönünü analiz etmek için hem sistemdeki hem de çevredeki değişiklikleri dikkate almalıyız. Aşağıdaki Clausius eşitsizliği, sistem ile çevre arasında ısı enerjisi transfer edildiğinde ne olduğunu gösterir. (Sistemin T sıcaklığında çevre ile termal dengede olduğunu düşünün)
dS – dq/T ≥0.…………(1)
Isıtma sabit hacimde yapılıyorsa yukarıdaki denklemi (1) aşağıdaki gibi yazabiliriz. Bu denklem, kendiliğinden gerçekleşen bir reaksiyonun kriterini yalnızca durum fonksiyonları cinsinden ifade eder.
dS – dU/T ≥0
Denklem, aşağıdaki denklemi elde etmek için yeniden düzenlenebilir.
TdS ≥dU (Denklem 2) ve bu nedenleşeklinde yazılabilir.
dU – TdS ≤0
Yukarıdaki ifade, Helmholtz enerjisi A teriminin kullanımıyla basitleştirilebilir, bu şu şekilde tanımlanabilir, A=U-TS
Yukarıdaki denklemlerden, dA ≤0 olarak kendiliğinden bir reaksiyon için bir kriter türetebiliriz. Bu, sabit sıcaklık ve hacimde bir sistemdeki değişimin dA ≤0 ise kendiliğinden olduğunu belirtir. Dolayısıyla, Helmholtz enerjisindeki bir azalmaya karşılık geldiğinde değişim kendiliğindendir. Bu nedenle, bu sistemler daha düşük A değeri vermek için kendiliğinden bir yolda hareket eder.
Gibbs serbest enerjisi, sabit basınçta meydana gelen değişikliklerle ilgilidir. Isı enerjisi sabit basınçta aktarıldığında sadece genleşme işi vardır; bu nedenle, denklem 2'yi aşağıdaki gibi değiştirip yazıyoruz.
TdS ≥dH
Bu denklem dH-TdS≤0 verecek şekilde yeniden düzenlenebilir. Gibbs serbest enerjisi G terimi ile bu denklem,şeklinde yazılabilir.
G=H-TS
Sabit sıcaklık ve basınçta, kimyasal reaksiyonlar Gibbs serbest enerjisini az altma yönünde kendiliğinden gerçekleşir. Bu nedenle, dG ≤0
Standart Serbest Enerji nedir?
Standart serbest enerji, standart koşullarda tanımlanan serbest enerjidir. Standart koşullar sıcaklık, 298 K; basınç, 1 atm veya 101,3 kPa; ve tüm çözünenler 1 M konsantrasyonda. Standart serbest enerji, Go olarak gösterilir.
Serbest Enerji ile Standart Serbest Enerji arasındaki fark nedir?
• Kimyada serbest enerji, Gibbs serbest enerjisi olarak adlandırılır. Sabit basınçta meydana gelen değişikliklerle ilgilidir. Standart serbest enerji, standart koşullarda tanımlanan serbest enerjidir.
• Bu nedenle, 298K sıcaklık ve 1 atm basınçta standart serbest enerji verilir, ancak serbest enerji değeri sıcaklık ve basınca bağlı olarak değişebilir.
