Bepul energiya va standart bepul energiya
Erkin energiya nima?
Termodinamik tizim bajara oladigan ish miqdori erkin energiya deb ataladi. Erkin energiya ikki atama yordamida tasvirlanishi mumkin, Helmgoltz erkin energiya va Gibbs erkin energiya. Kimyoda "erkin energiya" so'zini ishlatganda, bu Gibbsning erkin energiyasini anglatadi. Fizikada erkin energiya Gelmgoltsning erkin energiyasiga ishora qiladi. Ikkala shart ham quyida tavsiflangan.
Termodinamikaning ikkinchi qonuni entropiya bilan bog'liq bo'lib, unda aytilishicha, "koinot entropiyasi o'z-o'zidan o'z-o'zidan o'sib boradi". Entropiya hosil bo'lgan issiqlik miqdori bilan bog'liq; bu energiyaning qanchalik darajada buzilganligi. Lekin, aslida, ma'lum miqdorda issiqlik q tufayli yuzaga keladigan qo'shimcha tartibsizlik miqdori haroratga bog'liq. Agar u allaqachon juda issiq bo'lsa, biroz qo'shimcha issiqlik ko'proq tartibsizliklarni keltirib chiqarmaydi, lekin harorat juda past bo'lsa, xuddi shunday issiqlik tartibsizlikning keskin o'sishiga olib keladi. Shuning uchun,deb yozish maqsadga muvofiqdir.
ds=dq/T
O'zgarishlar yo'nalishini tahlil qilish uchun biz tizimdagi va atrofdagi o'zgarishlarni hisobga olishimiz kerak. Quyidagi Klauzius tengsizligi issiqlik energiyasi tizim va atrof-muhit o'rtasida o'tkazilganda nima sodir bo'lishini ko'rsatadi. (Tizim T haroratida atrof-muhit bilan termal muvozanatda ekanligini hisobga oling)
dS – dq/T ≥0.…………(1)
Agar isitish doimiy hajmda amalga oshirilsa, yuqoridagi (1) tenglamani quyidagicha yozishimiz mumkin. Bu tenglama o‘z-o‘zidan sodir bo‘ladigan reaksiyaning faqat holat funksiyalari nuqtai nazaridan amalga oshishi mezonini ifodalaydi.
dS – dU/T ≥0
Tenglamani quyidagi tenglamani olish uchun qayta tartibga solish mumkin.
TdS ≥dU (2-tenglama) va shuning uchun uni sifatida yozish mumkin
dU – TdS ≤0
Yuqoridagi iborani Helmgolts energiyasi, A atamasi yordamida soddalashtirish mumkin, uni quyidagicha aniqlash mumkin:
A=U-TS
Yuqoridagi tenglamalardan dA ≤0 sifatida spontan reaksiya mezonini chiqarishimiz mumkin. Bu shuni ko'rsatadiki, agar dA ≤0 bo'lsa, doimiy harorat va hajmdagi tizimning o'zgarishi o'z-o'zidan sodir bo'ladi. Shunday qilib, o'zgarish Helmgolts energiyasining pasayishiga to'g'ri kelganda o'z-o'zidan sodir bo'ladi. Shuning uchun, bu tizimlar o'z-o'zidan yo'lda harakatlanib, pastroq A qiymatini beradi.
Gibbsning erkin energiyasi doimiy bosim ostida sodir bo'ladigan o'zgarishlar bilan bog'liq. Issiqlik energiyasi doimiy bosimda uzatilganda, faqat kengaytirish ishi mavjud; shuning uchun biz 2 tenglamani quyidagicha o'zgartiramiz va yozamiz.
TdS ≥dH
Bu tenglamani dH-TdS≤0 berish uchun qayta tartibga solish mumkin. Gibbsning erkin energiyasi, G atamasi bilan bu tenglamanishaklida yozish mumkin.
G=H-TS
Doimiy harorat va bosimda kimyoviy reaksiyalar Gibbsning erkin energiyasini kamaytirish yoʻnalishida oʻz-oʻzidan sodir boʻladi. Shuning uchun dG ≤0
Standart bepul energiya nima?
Standart erkin energiya - standart sharoitlarda aniqlangan erkin energiya. Standart shartlar - harorat, 298 K; bosim, 1 atm yoki 101,3 kPa; va barcha erigan moddalar 1 M konsentratsiyada. Standart erkin energiya Go sifatida belgilanadi.
Erkin energiya va standart bepul energiya oʻrtasidagi farq nima?
• Kimyoda erkin energiya Gibbsning erkin energiyasi deb ataladi. Bu doimiy bosim ostida sodir bo'ladigan o'zgarishlar bilan bog'liq. Standart erkin energiya - standart sharoitlarda belgilangan erkin energiya.
• Shuning uchun standart boʻsh energiya 298K harorat va 1 atm bosimda beriladi, lekin boʻsh energiya qiymati harorat va bosimga qarab oʻzgarishi mumkin.
