Différence entre Gibbs Free Energy et Helmholtz Free Energy

Gibbs Free Energy contre Helmholtz Free Energy

Certaines choses se passent spontanément, d'autres pas. La direction du changement est déterminée par la distribution de l'énergie. Dans le changement spontané, les choses tendent vers un état dans lequel l'énergie est dispersée de manière plus chaotique. Un changement est spontané, s'il conduit à un plus grand aléa et au chaos dans l'univers dans son ensemble. Le degré de chaos, d'aléatoire ou de dispersion d'énergie est mesuré par une fonction d'état appelée l'entropie. La deuxième loi de la thermodynamique est liée à l'entropie, et il est écrit que «l'entropie de l'univers augmente spontanément». L'entropie est liée à la quantité de chaleur générée; c'est à quel point l'énergie a été dégradée. En fait, la quantité de désordre supplémentaire provoquée par une quantité donnée de chaleur q dépend de la température. S'il fait déjà très chaud, un peu de chaleur supplémentaire ne crée pas plus de désordre, mais si la température est extrêmement basse, la même quantité de chaleur provoquera une augmentation spectaculaire du désordre. Par conséquent, il est plus approprié d'écrire, ds = dq / T.

Pour analyser la direction du changement, nous devons prendre en compte les modifications du système et de son environnement. L'inégalité de Clausius suivante montre ce qui se produit lorsque de l'énergie thermique est transférée entre le système et l'environnement. (Considérez que le système est en équilibre thermique avec l'environnement à la température T)

dS - (dq / T) ≥ 0… (1)

Helmholtz énergie libre

Si le chauffage est effectué à volume constant, nous pouvons écrire l'équation ci-dessus (1) comme suit. Cette équation exprime le critère de réaction spontanée en termes de fonctions d’état uniquement..

dS - (dU / T) ≥ 0

L'équation peut être réorganisée pour obtenir l'équation suivante.

TdS ≥ dU (équation 2); donc, il peut être écrit comme dU - TdS ≤ 0

L’expression ci-dessus peut être simplifiée par l’utilisation du terme énergie de Helmholtz 'A', qui peut être défini comme,

A = U - TS

À partir des équations ci-dessus, nous pouvons déduire un critère de réaction spontanée tel que dA≤0. Ceci indique qu'un changement dans un système à température et volume constants est spontané, si dA≤0. Le changement est donc spontané lorsqu'il correspond à une diminution de l'énergie de Helmholtz. Par conséquent, ces systèmes se déplacent spontanément pour donner une valeur inférieure à A.

Énergie libre de Gibbs

Nous sommes intéressés par l’énergie libre de Gibbs par rapport à l’énergie libre de Helmholtz dans notre laboratoire de chimie. L’énergie libre de Gibbs est liée aux changements qui se produisent à pression constante. Lorsque l’énergie thermique est transférée à pression constante, il n’ya que des travaux de détente; par conséquent, nous pouvons modifier et réécrire l'équation (2) comme suit.

TdS ≥ dH

Cette équation peut être réorganisée pour donner dH - TdS ≤ 0. Avec le terme énergie libre de Gibbs 'G', cette équation peut être écrite ainsi:,

G = H - TS

À température et pression constantes, les réactions chimiques sont spontanées dans le sens d’une diminution de l’énergie libre de Gibbs. Par conséquent, dG≤0.

Quelle est la différence entre l’énergie libre de Gibbs et Helmholtz?? • L’énergie libre de Gibbs est définie sous pression constante et l’énergie libre de Helmholtz est définie à volume constant.. • Nous sommes plus intéressés par l’énergie libre de Gibbs en laboratoire que par l’énergie libre de Helmholtz, car ils se produisent à pression constante.. • À température et pression constantes, les réactions chimiques sont spontanées dans le sens d’une diminution de l’énergie libre de Gibbs. En revanche, à température et volume constants, les réactions sont spontanées dans le sens d’une diminution de l’énergie libre de Helmholtz..