ძირითადი სხვაობა – უფასო ენერგია ენთალპიის წინააღმდეგ
თავისუფალი ენერგია და ენთალპია არის ორი თერმოდინამიკური ტერმინი, რომლებიც გამოიყენება თერმოდინამიკურ სისტემაში მომხდარი სითბოს ენერგიისა და ქიმიურ რეაქციებს შორის ურთიერთობის ასახსნელად. თავისუფალი ენერგია ან თერმოდინამიკური თავისუფალი ენერგია არის სამუშაოს მოცულობა, რომელსაც შეუძლია თერმოდინამიკური სისტემის შესრულება. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, თავისუფალი ენერგია არის ენერგიის რაოდენობა, რომელიც ხელმისაწვდომია ამ თერმოდინამიკურ სისტემაში თერმოდინამიკური სამუშაოს შესასრულებლად. მეორეს მხრივ, ენთალპია არის თერმოდინამიკური სიდიდე, რომელიც წარმოადგენს თერმოდინამიკურ სისტემაში ენერგიის მთლიან შემცველობას. თავისუფალ ენერგიასა და ენთალპიას შორის მთავარი განსხვავება ისაა, რომ თავისუფალი ენერგია იძლევა თერმოდინამიკური სამუშაოს შესასრულებლად ხელმისაწვდომ მთლიან ენერგიას, ხოლო ენთალპია იძლევა თერმოდინამიკური სისტემის მთლიან ენერგიას, რომელიც შეიძლება გადაკეთდეს სითბოდ.
რა არის თავისუფალი ენერგია?
თავისუფალი ენერგია არის ენერგიის რაოდენობა, რომელიც ხელმისაწვდომია თერმოდინამიკური სისტემისთვის თერმოდინამიკური სამუშაოების შესასრულებლად. თავისუფალ ენერგიას აქვს ენერგიის ზომები. თერმოდინამიკური სისტემის თავისუფალი ენერგიის მნიშვნელობა განისაზღვრება სისტემის ამჟამინდელი მდგომარეობით; არა თავისი ისტორიით. თერმოდინამიკაში ხშირად განიხილება თავისუფალი ენერგიის ორი ძირითადი ტიპი; ჰელმჰოლცის თავისუფალი ენერგია და გიბსის თავისუფალი ენერგია.
ჰელმჰოლცის თავისუფალი ენერგია
ჰელმჰოლცის თავისუფალი ენერგია არის ენერგია, რომელიც ხელმისაწვდომია დახურულ, თერმოდინამიკურ სისტემაში თერმოდინამიკური სამუშაოების შესასრულებლად მუდმივ ტემპერატურასა და მოცულობაზე. მაშასადამე, ჰელმჰოლცის ენერგიის უარყოფითი მნიშვნელობა მიუთითებს მაქსიმალურ სამუშაოზე, რომელიც თერმოდინამიკურ სისტემას შეუძლია შეასრულოს მისი მოცულობის მუდმივი შენარჩუნებით. მოცულობის მუდმივი შესანარჩუნებლად, მთლიანი თერმოდინამიკური სამუშაოს ნაწილი კეთდება როგორც სასაზღვრო სამუშაო (სისტემის საზღვრის შენარჩუნების მიზნით, როგორც არის). ჰელმჰოლცის ენერგიის განტოლება მოცემულია ქვემოთ.
A=U – TS
სადაც A არის ჰელმჰოლცის თავისუფალი ენერგია, U არის შიდა ენერგია, T არის ტემპერატურა, რომელიც არის მუდმივი და S არის სისტემის ენტროპია. ენტროპია არის თერმოდინამიკური სიდიდე, რომელიც წარმოადგენს სისტემის თერმული ენერგიის მიუწვდომლობას მექანიკურ სამუშაოდ გადაქცევისთვის.
სურათი 01: ჰერმან ფონ ჰელმჰოლცი იყო პირველი, ვინც შემოგვთავაზა ჰელმჰოლცის თავისუფალი ენერგიის კონცეფცია
გიბსის უფასო ენერგია:
გიბსის თავისუფალი ენერგია არის ენერგია, რომელიც ხელმისაწვდომია დახურულ, თერმოდინამიკურ სისტემაში თერმოდინამიკური სამუშაოების შესასრულებლად მუდმივ ტემპერატურასა და წნევაზე. სისტემის მოცულობა შეიძლება განსხვავდებოდეს. თავისუფალი ენერგია აღინიშნება G-ით. გიბსის თავისუფალი ენერგიის განტოლება მოცემულია ქვემოთ.
G=H – TS
ზემოხსენებულ განტოლებაში G არის გიბსის თავისუფალი ენერგია, H არის სისტემის ენთალპია, Y არის ტემპერატურა, რომელიც არის მუდმივი და S არის სისტემის ენტროპია.
რა არის ენთალპია?
სისტემის ენთალპია არის თერმოდინამიკური სიდიდე, რომელიც ექვივალენტურია სისტემის მთლიანი სითბოს შემცველობაზე. ის უდრის სისტემის შიდა ენერგიას პლუს წნევისა და მოცულობის პროდუქტი. ამიტომ, ეს არის სისტემის თერმოდინამიკური თვისება. ენთალპიის განტოლება მოცემულია ქვემოთ.
H=U + PV
შესაბამისად, H არის სისტემის ენთალპია, U არის სისტემის შიდა ენერგია, P არის წნევა და V არის მოცულობა. სისტემის ენთალპია არის ამ სისტემის სიმძლავრის მაჩვენებელი სითბოს გამოყოფის (არამექანიკური სამუშაოების შესასრულებლად). ენთალპია აღინიშნება სიმბოლო H.
სისტემის ენთალპიის დადგენა საშუალებას გვაძლევს აღვნიშნოთ ქიმიური რეაქცია ეგზოთერმულია თუ ენდოთერმული. სისტემის ენთალპიის ცვლილება შეიძლება გამოყენებულ იქნას რეაქციების სიცხის დასადგენად და ასევე იმის პროგნოზირებისთვის, ქიმიური რეაქცია სპონტანურია თუ არასპონტანური.
რა კავშირია თავისუფალ ენერგიასა და ენთალპიას შორის?
გიბსის თავისუფალი ენერგია და ენთალპია დაკავშირებულია შემდეგი განტოლებით.
G=H – TS
ზემოხსენებულ განტოლებაში G არის გიბსის თავისუფალი ენერგია, H არის სისტემის ენთალპია, Y არის ტემპერატურა, რომელიც არის მუდმივი და S არის სისტემის ენტროპია. G-საც და H-საც ერთი და იგივე საზომი ერთეული აქვთ.
რა განსხვავებაა თავისუფალ ენერგიასა და ენთალპიას შორის?
უფასო ენერგია ენთალპიის წინააღმდეგ |
|
| თავისუფალი ენერგია არის ენერგიის რაოდენობა, რომელიც ხელმისაწვდომია თერმოდინამიკური სისტემისთვის თერმოდინამიკური სამუშაოების შესასრულებლად. | სისტემის ენთალპია არის თერმოდინამიკური სიდიდე, რომელიც ექვივალენტურია სისტემის მთლიანი სითბოს შემცველობაზე. |
| კონცეფცია | |
| თავისუფალი ენერგია იძლევა მთლიან ენერგიას თერმოდინამიკური სამუშაოების შესასრულებლად. | ენთალპია იძლევა სისტემის მთლიან ენერგიას, რომელიც შეიძლება გარდაიქმნას სითბოდ. |
| კონვერტაცია | |
| თავისუფალი ენერგია იძლევა ენერგიას, რომელიც შეიძლება გარდაიქმნას სისტემის მექანიკურ მუშაობაში. | ენთალპია იძლევა ენერგიას, რომელიც შეიძლება გარდაიქმნას სისტემის არამექანიკურ მუშაობაში. |
რეზიუმე – უფასო ენერგია ენთალპიის წინააღმდეგ
თერმოდინამიკური სისტემის თავისუფალი ენერგია და ენთალპია წარმოადგენს სისტემაში არსებულ ენერგიას. თავისუფალ ენერგიასა და ენთალპიას შორის მთავარი განსხვავება ისაა, რომ თავისუფალი ენერგია იძლევა თერმოდინამიკური სამუშაოს შესასრულებლად ხელმისაწვდომ მთლიან ენერგიას, ხოლო ენთალპია იძლევა სისტემის მთლიან ენერგიას, რომელიც შეიძლება გარდაიქმნას სითბოდ.
