주요 차이 - Gibbs vs Helmholtz 자유 에너지
화학 반응의 열역학에 사용되는 4 가지 주요 열역학적 전위가 있습니다. 그들은 내부 에너지, 엔탈피, 헬름 홀츠 프리 에너지 및 깁스 자유 에너지입니다. 내부 에너지는 분자의 움직임과 관련된 에너지입니다. 엔탈피는 시스템의 총 열 함량입니다. Helmholtz 자유 에너지는 시스템에서 얻을 수있는 "유용한 작업"입니다. Gibbs Free Energy는 시스템에서 얻을 수있는 최대 가역 작업입니다. 이 모든 용어는 특정 시스템의 동작을 설명합니다. Gibbs와 Helmholtz 자유 에너지의 주요 차이점은 gibbs 자유 에너지가 일정한 압력으로 정의되고 Helmholtz 자유 에너지는 일정한 부피로 정의된다는 것입니다.
주요 영역을 다루었습니다
1. Gibbs Free Energy
- 정의, 계산 방정식 및 응용 프로그램
2. Helmholtz Free Energy는 무엇입니까
- 정의, 계산 방정식 및 응용 프로그램
3. Gibbs와 Helmholtz Free Energy의 차이점은 무엇입니까
- 주요 차이점 비교
주요 용어 :엔탈피, 깁스 자유 에너지, 헬름 홀츠 프리 에너지, 내부 에너지, 열역학적 잠재력 
Gibbs Free Energy
Gibbs 자유 에너지는 특정 시스템에서 얻을 수있는 최대 가역 작업으로 정의 될 수 있습니다. 이 깁스 자유 에너지를 계산하려면 시스템은 일정한 온도와 일정한 압력이어야합니다. 기호 G는 깁스 자유 에너지에 대해 제공됩니다. Gibbs 자유 에너지는 화학 반응이 자발적인지 자발적인지 여부를 예측하는 데 사용될 수 있습니다.
깁스 자유 에너지는 Si Unit j (Joules)에서 계산됩니다. Gibbs Free Energy는 시스템을 확장하는 대신 폐쇄 시스템으로 수행하는 최대 작업량을 제공합니다. 이 정의에 맞는 실제 에너지는 가역적 프로세스를 고려할 때 얻을 수 있습니다. 깁스 자유 에너지는 항상 에너지 변화로 계산됩니다. 이것은 ΔG로 주어집니다. 이것은 초기 에너지와 최종 에너지의 차이와 같습니다. 깁스 자유 에너지의 방정식은 다음과 같이 제공 될 수 있습니다.
방정식
g =u-ts +pv
여기서 g는 깁스 자유 에너지입니다.
u는 시스템의 내부 에너지입니다.
t는 시스템의 절대 온도입니다
v는 시스템의 최종 볼륨
입니다P는 시스템의 절대 압력입니다.
S는 시스템의 최종 엔트로피입니다.
그러나 시스템의 엔탈피는 시스템의 내부 에너지와 압력 및 부피의 산물과 같습니다. 그런 다음 위의 방정식은 다음과 같이 수정 될 수 있습니다.
g =h-ts
또는
ΔG =ΔH-TΔS
ΔG의 값이 음수 값이라면 반응이 자발적이라는 것을 의미합니다. ΔG의 값이 양수 값이라면 반응은 자발적이지 않습니다.
그림 1 :발열 반응
음의 ΔG는 음의 ΔH 값을 나타냅니다. 그것은 에너지가 주변에 방출된다는 것을 의미합니다. 이를 발열 반응이라고합니다. 양의 ΔG는 양의 ΔH 값을 나타냅니다. 흡열 반응입니다.
Helmholtz 자유 에너지는 무엇입니까
helmholtz 자유 에너지는 폐쇄 시스템에서 얻을 수있는 "유용한 작업"으로 정의 될 수 있습니다. 이 용어는 일정한 온도와 일정한 부피에 대해 정의됩니다. 이 개념은 독일 과학자 Hermann von Helmholtz에 의해 개발되었습니다. 이 용어는 아래 방정식에서 주어질 수 있습니다.
방정식
a =u-ts
여기서 A는 Helmholtz 프리 에너지입니다
u는 내부 에너지입니다.
t는 절대 온도입니다.
S는 시스템의 최종 엔트로피입니다.
자발적인 반응의 경우 ΔA는 음수입니다. 따라서 시스템에서 화학 반응이 고려 될 때, 일정한 온도 및 부피에있는 에너지의 변화는 자발적인 반응이 되려면 음의 값이어야합니다.
깁스와 Helmholtz 자유 에너지의 차이
정의
Gibbs 자유 에너지 : Gibbs Free Energy는 특정 시스템에서 얻을 수있는 최대 가역 작업으로 정의 될 수 있습니다.
Helmholtz 자유 에너지 : Helmholtz 자유 에너지는 폐쇄 시스템에서 얻을 수있는 "유용한 작업"으로 정의 될 수 있습니다.
상수 매개 변수
Gibbs 자유 에너지 : Gibbs 자유 에너지는 일정한 온도 및 압력 하에서 시스템에 대해 계산됩니다.
Helmholtz 자유 에너지 : Helmholtz 자유 에너지는 일정한 온도와 부피의 시스템에 대해 계산됩니다.
응용
Gibbs 자유 에너지 : 깁스 자유 에너지는 일정한 압력 조건을 고려하기 때문에 종종 사용됩니다.
Helmholtz 자유 에너지 : Helmholtz 자유 에너지는 일정한 부피 조건을 고려하기 때문에 많이 사용되지 않습니다.
화학 반응
Gibbs 자유 에너지 : 깁스 자유 에너지 변화가 부정적인 경우 화학 반응은 자발적입니다.
Helmholtz 자유 에너지 : Helmholtz 자유 에너지 변화가 부정적인 경우 화학 반응은 자발적입니다.
결론
gibbs 자유 에너지 및 헬름 홀츠 프리 에너지는 시스템의 열역학적 동작을 설명하는 데 사용되는 두 가지 열역학적 용어입니다. 이 용어 모두 시스템의 내부 에너지가 포함됩니다. Gibbs와 Helmholtz 자유 에너지의 주요 차이점은 Gibbs 자유 에너지가 일정한 압력으로 정의되며 Helmholtz 자유 에너지는 일정한 부피로 정의된다는 것입니다.
