關鍵區別-自由能與焓
自由能和焓是兩個熱力學術語,用來解釋熱能與熱力學系統中發生的化學反應之間的關係。自由能或熱力學自由能是一個熱力學系統能做的功的量。換言之,自由能是熱力學系統中進行熱力學功的可用能量。另一方面,焓是一個熱力學量,代表一個熱力學系統的總能量含量。自由能和焓的關鍵區別在於,自由能給出了進行熱力學功的總能量,而焓給出了一個熱力學系統可以轉化為熱能的總能量。
目錄
1. 概述和主要區別
2. 什麼是自由能
3. 什麼是焓
4. 自由能與焓的關係
5. 並列比較-自由能與焓的表格形式
6. 摘要
什麼是自由能(free energy)?
自由能是熱力學系統進行熱力學功的可用能量。自由能有能量的維度。熱力學系統的自由能值是由系統的當前狀態決定的,而不是由它的歷史決定的。熱力學中經常討論兩種主要的自由能:亥姆霍茲自由能和吉布斯自由能。
亥姆霍茲自由能
亥姆霍茲自由能是在封閉的熱力學系統中,在恆定的溫度和體積下進行熱力學功的能量。因此,Helmholtz能量的負值表示熱力學系統通過保持其體積常數所能完成的最大功。為了保持體積不變,一些總的熱力學功作為邊界功來做(保持系統的邊界不變)。亥姆霍茲能量方程如下所示。
A=U–TS
其中A是亥姆霍茲自由能,U是內能,T是溫度,它是常數,S是系統的熵。熵是一個熱力學量,表示系統的熱能不能轉化為機械功。
吉布斯自由能:
吉布斯自由能:在一個封閉的,熱力學系統中,在恆定的溫度和壓力下進行熱力學功的能量。系統的音量可能會有所不同。自由能用G表示。吉布斯自由能方程如下所示。
G=H–TS
在上面的方程中,G是吉布斯自由能,H是系統的焓,Y是溫度,這是一個常數,S是系統的熵。
什麼是焓(enthalpy)?
一個系統的焓是一個相當於系統總熱含量的熱力學量。它等於系統的內能加上壓力和體積的乘積。因此,它是一個系統的熱力學性質。焓方程如下所示。
H=U+PV
因此,H是系統的焓,U是系統的內能,P是壓力,V是體積。系統的焓是系統釋放熱量(做非機械功)的能力的指標。焓用符號H表示。
確定系統的焓,可以指示化學反應是放熱的還是吸熱的。系統焓的變化可以用來確定反應的熱,也可以預測化學反應是自發的還是非自發的。
什麼是自由能與焓的關係(the relati***hip between free energy and enthalpy)?
吉布斯自由能和焓通過下面的方程聯繫起來。
G=H–TS
在上面的方程中,G是吉布斯自由能,H是系統的焓,Y是溫度,這是一個常數,S是系統的熵。G和H的測量單位相同。
自由能(free energy)和焓(enthalpy)的區別
自由能與焓 | |
自由能是熱力學系統進行熱力學功的可用能量。 | 一個系統的焓是一個相當於系統總熱含量的熱力學量。 |
概念 | |
自由能給出了進行熱力學功的總能量。 | 焓表示一個系統可以轉化為熱能的總能量。 |
轉換 | |
自由能是指能轉化為系統機械功的能量。 | 焓給出能轉化為系統非機械功的能量。 |
總結 - 自由能(free energy) vs. 焓(enthalpy)
熱力學系統的自由能和焓表示系統中可用的能量。自由能和焓的關鍵區別在於,自由能給出了進行熱力學功的總能量,而焓給出了一個系統可以轉化為熱能的總能量。
引用
1.大英百科全書的編輯。“自由能源”,《大英百科全書》,大英百科全書,2012年1月5日。這裡有2。赫爾曼斯汀,安妮·瑪麗,D.“什麼是化學和物理中的焓?”?“ThoughtCo,2018年1月25日。可在此處查閱3。”Helmholtz free energy,維基百科,維基媒體基金會,2018年2月17日。可在此處查閱4。“Gibbs(自由)能源”。《化學LibreTexts》,LibreTexts,2018年1月12日。此處提供
2.赫爾曼斯汀,安妮·瑪麗,D.“化學和物理中的焓是什麼?”?“ThoughtCo,2018年1月25日
3.“赫爾姆霍茲自由能源”,維基百科,維基媒體基金會,2018年2月17日
4.“吉布斯(自由)能源”,《化學LibreTexts》,歌詞,2018年1月12日。