Hauptunterschied – Freie Energie vs. 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 die Menge an Arbeit, die ein thermodynamisches System leisten kann. Mit anderen Worten, freie Energie ist die Energiemenge, die in diesem thermodynamischen System verfügbar ist, um thermodynamische Arbeit zu verrichten. Die Enthalpie hingegen ist eine thermodynamische Größe, die den gesamten Energieinh alt in einem thermodynamischen System darstellt. Der Hauptunterschied zwischen freier Energie und Enthalpie besteht darin, dass freie Energie die Gesamtenergie angibt, die zur Durchführung thermodynamischer Arbeit verfügbar ist, während Enthalpie die Gesamtenergie eines thermodynamischen Systems angibt, die in Wärme umgewandelt werden kann.
Was ist freie Energie?
Freie Energie ist die Energiemenge, die einem thermodynamischen System zur Verrichtung thermodynamischer Arbeit zur Verfügung steht. 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 von freier Energie, die in der Thermodynamik oft diskutiert werden; Freie Helmholtz-Energie und freie Gibbs-Energie.
Helmholtz Free Energy
Die freie Helmholtz-Energie ist die Energie, die in einem geschlossenen, thermodynamischen System zur Verfügung steht, um thermodynamische Arbeit bei konstanter Temperatur und konstantem Volumen zu verrichten. Daher gibt der negative Wert der Helmholtz-Energie die maximale Arbeit an, die ein thermodynamisches System leisten kann, indem es sein Volumen konstant hält. Um das Volumen konstant zu h alten, wird ein Teil der gesamten thermodynamischen Arbeit als Randarbeit geleistet (um die Grenze des Systems so zu h alten, wie sie ist). 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. Entropie ist eine thermodynamische Größe, die die Nichtverfügbarkeit der thermischen Energie eines Systems zur Umwandlung in mechanische Arbeit darstellt.
Abbildung 01: Hermann von Helmholtz schlug als erster das Konzept der Helmholtz-freien Energie vor
Gibbs Free Energy:
Die freie Gibbs-Energie ist die Energie, die in einem geschlossenen, thermodynamischen System zur Verfügung steht, um thermodynamische Arbeit bei konstanter Temperatur und konstantem Druck zu verrichten. Die Lautstärke des Systems kann variieren. Die freie Energie wird mit G bezeichnet. Die Gleichung der freien Energie von Gibbs ist unten angegeben.
G=H – TS
In der obigen Gleichung ist G die freie Gibbs-Energie, H die Enthalpie des Systems, Y die Temperatur, die eine Konstante ist, und S die Entropie des Systems.
Was ist Enthalpie?
Die Enthalpie eines Systems ist eine thermodynamische Größe, die dem gesamten Wärmeinh alt eines Systems entspricht. Sie ist gleich 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
Danach ist H die Enthalpie des Systems, U die innere Energie des Systems, P der Druck und V das Volumen. Die Enthalpie eines Systems ist der Hinweis auf die Fähigkeit dieses Systems, Wärme abzugeben (um nichtmechanische Arbeit zu verrichten). Die Enthalpie wird mit dem Symbol H bezeichnet.
Durch die Bestimmung der Enthalpie eines Systems können wir angeben, ob eine chemische Reaktion exotherm oder endotherm ist. Die Enthalpieänderung eines Systems kann verwendet werden, um die Reaktionswärme zu bestimmen und auch um vorherzusagen, ob eine chemische Reaktion spontan oder nicht spontan ist.
Wie ist die Beziehung zwischen freier Energie und Enthalpie?
Die freie Gibbs-Energie und die Enthalpie hängen durch die folgende Gleichung zusammen.
G=H – TS
In der obigen Gleichung ist G die freie Gibbs-Energie, H die Enthalpie des Systems, Y die Temperatur, die eine Konstante ist, und S die Entropie des Systems. Sowohl G als auch H haben die gleichen Maßeinheiten.
Was ist der Unterschied zwischen freier Energie und Enthalpie?
Freie Energie vs. Enthalpie |
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| Freie Energie ist die Energiemenge, die einem thermodynamischen System zur Verrichtung thermodynamischer Arbeit zur Verfügung steht. | Die Enthalpie eines Systems ist eine thermodynamische Größe, die dem gesamten Wärmeinh alt eines Systems entspricht. |
| Konzept | |
| Freie Energie gibt die Gesamtenergie an, die zur Verrichtung thermodynamischer Arbeit zur Verfügung steht. | Enthalpie gibt die Gesamtenergie eines Systems an, die in Wärme umgewandelt werden kann. |
| Conversion | |
| Freie Energie gibt die Energie an, die in mechanische Arbeit des Systems umgewandelt werden kann. | Enthalpie gibt die Energie an, die in nichtmechanische Arbeit des Systems umgewandelt werden kann. |
Zusammenfassung – Freie Energie vs. 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 angibt, die zur Durchführung thermodynamischer Arbeit verfügbar ist, während Enthalpie die Gesamtenergie eines Systems angibt, die in Wärme umgewandelt werden kann.
