Spoznajte Gibbs Free Energy

V termodinamiki je Gibbsova prosta energija znana tudi kot prosta entalpija, kar je termodinamični potencial, s katerim lahko izračunamo največje reverzibilno delo, ki ga lahko termodinamični sistem opravi pri konstantni temperaturi in tlaku (izotermičen, izobaričen).

Tako kot v mehaniki, kjer je zmanjšanje potencialne energije opredeljeno kot največje delo, ki ga je mogoče opraviti, imajo različni potenciali različen pomen. Gibbsov prosti padec energije (Jouli v mednarodnih enotah) je največja količina nerazteznega dela, ki jo je mogoče pridobiti iz zaprtega termodinamičnega sistema; ta maksimum je mogoče doseči le v popolnoma reverzibilnem postopku.

Ko se sistem reverzibilno spremeni iz začetnega v končno stanje, je zmanjšanje Gibbsove proste energije enako delo, ki ga sistem opravi v svojem okolju, zmanjšano z delovanjem tlačne sile.

Gibbsova prosta energija je označena z G in izražena v enačbi G = H - TS.

Enačba Gibbs Helmholtz:

ΔG = ΔH - TΔS

Ta enačba je zelo koristna pri napovedovanju spontanosti procesa.

(i) Če je ∆G negativen, je postopek spontan

(ii) Če je ∆G pozitiven, postopek ni spontan

(iii) Če je postopek enak nič, je postopek v ravnovesju

(Preberite tudi: Spoznavanje Boylovega zakona)

Gibbsovo brezplačno energijo, prvotno imenovano razpoložljiva energija, je leta 1870 razvil ameriški znanstvenik Josiah Willard Gibbs. Leta 1873 je Gibbs to "razpoložljivo energijo" opisal kot:

"Največja količina mehaničnega dela, ki jo lahko dobimo iz snovi v določeni količini v določenem začetnem stanju, ne da bi povečali volumski volumen ali pustili, da toplota teče v ali zunaj predmeta, razen kot pri postopkih zapiranja, ki ostanejo v začetnem stanju."

Začetno stanje predmeta bi moralo biti po Gibbsu takšno, da "lahko predmeti preidejo iz stanja sproščanja energije s pomočjo reverzibilnega procesa".

Gibbsova prosta energija in ravnotežje

Δ r GƟ = Δ r HƟ - TΔ r SƟ = −2.303RTlogK

Kje:

K je ravnotežna konstanta

R je plinska konstanta

T je temperatura

Za močno endotermno reakcijo je vrednost Δ r HƟ velika in pozitivna. Za to vrednost bo reakcija K veliko manjša od 1 in reakcija bo tvorila produkt.

Za močno endotermno reakcijo je vrednost Δ r HƟ velika in negativna. Za takšno reakcijsko vrednost bi bila K večja od 1.