Verschil tussen gratis energie en enthalpie

Belangrijkste verschil - gratis Energie vs Enthalpy
 

Vrije energie en enthalpie zijn twee thermodynamische termen die worden gebruikt om de relatie tussen warmte-energie en chemische reacties die optreden in een thermodynamisch systeem te verklaren. Vrije energie of thermodynamische vrije energie is de hoeveelheid werk die een thermodynamisch systeem kan uitvoeren. Met andere woorden, vrije energie is de hoeveelheid energie die beschikbaar is in dat thermodynamische systeem om thermodynamisch werk uit te voeren. Enthalpy is daarentegen een thermodynamische hoeveelheid die de totale energie-inhoud van een thermodynamisch systeem vertegenwoordigt. De belangrijk verschil tussen vrije energie en enthalpie is dat vrije energie geeft de totale beschikbare energie om thermodynamisch werk uit te voeren, terwijl enthalpie de totale energie geeft van een thermodynamisch systeem dat kan worden omgezet in warmte.

INHOUD

1. Overzicht en belangrijkste verschil
2. Wat is vrije energie
3. Wat is Enthalpy
4. Relatie tussen gratis energie en enthalpie
5. Vergelijking zij aan zij - Gratis energie versus enthalpie in tabelvorm
6. Samenvatting

Wat is vrije energie?

Vrije energie is de hoeveelheid energie die beschikbaar is voor een thermodynamisch systeem om thermodynamisch werk uit te voeren. Vrije energie heeft de dimensies van energie. De waarde van de vrije energie van een thermodynamisch systeem wordt bepaald door de huidige toestand van het systeem; niet door zijn geschiedenis. Er zijn twee hoofdtypen van vrije energie die vaak worden besproken in de thermodynamica; Helmholtz vrije energie en Gibbs vrije energie.

Helmholtz gratis energie

De Helmholtz-vrije energie is de energie die beschikbaar is in een gesloten, thermodynamisch systeem om thermodynamisch werk uit te voeren bij constante temperatuur en volume. Vandaar dat de negatieve waarde van Helmholtz-energie het maximale werk aangeeft dat een thermodynamisch systeem kan uitvoeren door het volume constant te houden. Om het volume constant te houden, wordt een deel van het totale thermodynamische werk gedaan als grenswerk (om de grens van het systeem te behouden zoals het is). De vergelijking van Helmholtz-energie wordt hieronder gegeven.

A = U - TS

Waar A de vrije energie van Helmholtz is, is U de interne energie, T is een temperatuur, die een constante is en S is de entropie van het systeem. Entropie is een thermodynamische hoeveelheid die de niet-beschikbaarheid van de thermische energie van een systeem voor omzetting in mechanisch werk weergeeft.

Figuur 01: Hermann von Helmholtz was de eerste die het concept van Helmholtz-vrije energie voorstelde

Gibbs Free Energy:

De Gibbs geven energie de energie die beschikbaar is in een gesloten, thermodynamisch systeem om thermodynamisch werk uit te voeren bij constante temperatuur en druk. Het volume van het systeem kan variëren. Vrije energie wordt aangegeven door G. De vergelijking van Gibbs vrije energie wordt hieronder gegeven.

G = H - TS

In de bovenstaande vergelijking is G Gibbs vrije energie, H is de enthalpie van het systeem, Y is de temperatuur, die een constante is en S is de entropie van het systeem.

Wat is Enthalpy?

Enthalpie van een systeem is een thermodynamische hoeveelheid die gelijk is aan de totale warmte-inhoud van een systeem. Het is gelijk aan de interne energie van het systeem plus het product van druk en volume. Daarom is het een thermodynamische eigenschap van een systeem. De vergelijking van enthalpie wordt hieronder gegeven.

H = U + PV

H is dus de enthalpie van het systeem, U is de interne energie van het systeem, P is de druk en V is het volume. De enthalpie van een systeem is de indicatie van het vermogen van dat systeem om warmte af te geven (om niet-mechanisch werk te doen). De enthalpie wordt aangeduid met het symbool H.

Door de enthalpie van een systeem te bepalen, kunnen we aangeven of een chemische reactie exotherm of endotherm is. De verandering in enthalpie van een systeem kan worden gebruikt om de hitte van reacties te bepalen en ook om te voorspellen of een chemische reactie spontaan of niet-spontaan is.

Wat is de relatie tussen gratis energie en enthalpie?

De Gibbs vrije energie en enthalpie zijn gerelateerd door de volgende vergelijking.

G = H - TS

In de bovenstaande vergelijking is G Gibbs vrije energie, H is de enthalpie van het systeem, Y is de temperatuur, die een constante is en S is de entropie van het systeem. Zowel G als H heeft dezelfde meeteenheden.

Wat is het verschil tussen gratis energie en enthalpie?

Gratis energie versus enthalpie
Vrije energie is de hoeveelheid energie die beschikbaar is voor een thermodynamisch systeem om thermodynamisch werk uit te voeren.	Enthalpie van een systeem is een thermodynamische hoeveelheid die gelijk is aan de totale warmte-inhoud van een systeem.
Concept
Vrije energie geeft de totale beschikbare energie om thermodynamisch werk uit te voeren.	Enthalpie geeft de totale energie van een systeem dat kan worden omgezet in warmte.
conversie
Vrije energie geeft de energie die kan worden omgezet in mechanisch werk van het systeem.	Enthalpy geeft de energie die kan worden omgezet in niet-mechanisch werk van het systeem.

Samenvatting - Gratis Energie vs Enthalpy

Vrije energie en enthalpie van een thermodynamisch systeem vertegenwoordigen energie die beschikbaar is in een systeem. Het belangrijkste verschil tussen vrije energie en enthalpie is dat vrije energie de totale beschikbare energie geeft om thermodynamisch werk uit te voeren, terwijl enthalpie de totale energie geeft van een systeem dat kan worden omgezet in warmte.

Referentie:

1. De redacteuren van Encyclopædia Britannica. "Vrije energie." Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, inc., 5 jan. 2012. Beschikbaar Hier
2.Helmenstine, Anne Marie, D. "Wat is enthalpie in chemie en natuurkunde?" ThoughtCo, 25 januari 2018. Beschikbaar Hier
3. "Vrije energie Helmholtz." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 17 februari 2018. Beschikbaar Hier
4. "Gibbs (gratis) energie." Chemistry LibreTexts, Libretexts, 12 januari 2018. Beschikbaar Hier

Afbeelding met dank aan:

1.'Hermann von Helmholtz '(Public Domain) via Commons Wikimedia