Diferença entre energia livre e entalpia

Diferença de chave - Grátis Energia vs Entalpia
 

Energia livre e entalpia são dois termos termodinâmicos usados ​​para explicar a relação entre energia térmica e reações químicas que ocorrem em um sistema termodinâmico. Energia livre ou energia livre termodinâmica é a quantidade de trabalho que um sistema termodinâmico pode executar. Em outras palavras, energia livre é a quantidade de energia disponível nesse sistema termodinâmico para executar o trabalho termodinâmico. A entalpia, por outro lado, é uma quantidade termodinâmica que representa o conteúdo total de energia em um sistema termodinâmico. o diferença chave entre energia livre e entalpia é que a energia livre fornece a energia total disponível para realizar o trabalho termodinâmico, enquanto a entalpia fornece a energia total de um sistema termodinâmico que pode ser convertido em calor.

CONTEÚDO

1. Visão geral e principais diferenças
2. O que é energia livre
3. O que é entalpia
4. Relação entre energia livre e entalpia
5. Comparação lado a lado - energia livre versus entalpia em forma de tabela
6. Resumo

O que é energia livre?

Energia livre é a quantidade de energia disponível para um sistema termodinâmico para executar o trabalho termodinâmico. A energia livre tem as dimensões da energia. O valor da energia livre de um sistema termodinâmico é determinado pelo estado atual do sistema; não por sua história. Existem dois tipos principais de energia livre frequentemente discutidos em termodinâmica; Energia livre de Helmholtz e energia livre de Gibbs.

Helmholtz Free Energy

A energia livre de Helmholtz é a energia que está disponível em um sistema termodinâmico fechado para realizar trabalho termodinâmico em temperatura e volume constantes. Portanto, o valor negativo da energia de Helmholtz indica o trabalho máximo que um sistema termodinâmico pode realizar mantendo seu volume constante. Para manter o volume constante, parte do trabalho termodinâmico total é feito como trabalho de fronteira (para manter a fronteira do sistema como ela é). A equação da energia de Helmholtz é dada abaixo.

A = U - TS

Onde A é a energia livre de Helmholtz, U é a energia interna, T é uma temperatura, que é uma constante e S é a entropia do sistema. Entropia é uma quantidade termodinâmica que representa a indisponibilidade da energia térmica de um sistema para conversão em trabalho mecânico.

Figura 01: Hermann von Helmholtz foi o primeiro a propor o conceito de energia livre de Helmholtz

Energia livre de Gibbs:

O Gibbs libera energia a energia que está disponível em um sistema termodinâmico fechado para realizar trabalho termodinâmico a temperatura e pressão constantes. O volume do sistema pode variar. Energia livre é denotada por G. A equação da energia livre de Gibbs é dada abaixo.

G = H - TS

Na equação acima, G é energia livre de Gibbs, H é a entalpia do sistema, Y é a temperatura, que é uma constante e S é a entropia do sistema.

O que é entalpia?

A entalpia de um sistema é uma quantidade termodinâmica equivalente ao conteúdo total de calor de um sistema. É igual à energia interna do sistema mais o produto de pressão e volume. Portanto, é uma propriedade termodinâmica de um sistema. o equação de entalpia é dado abaixo.

H = U + PV

Consequentemente, H é a entalpia do sistema, U é a energia interna do sistema, P é a pressão e V é o volume. A entalpia de um sistema é a indicação da capacidade desse sistema de liberar calor (para executar trabalhos não mecânicos). A entalpia é denotada pelo símbolo H.

A determinação da entalpia de um sistema nos permite indicar se uma reação química é exotérmica ou endotérmica. A mudança na entalpia de um sistema pode ser usada para determinar o calor das reações e também para prever se uma reação química é espontânea ou não espontânea.

Qual é a relação entre energia livre e entalpia?

A energia livre de Gibbs e a entalpia estão relacionadas através da seguinte equação.

G = H - TS

Na equação acima, G é energia livre de Gibbs, H é a entalpia do sistema, Y é a temperatura, que é uma constante e S é a entropia do sistema. G e H têm as mesmas unidades de medida.

Qual é a diferença entre energia livre e entalpia?

Free Energy vs Enthalpy
Energia livre é a quantidade de energia disponível para um sistema termodinâmico para executar o trabalho termodinâmico.	Entalpia de um sistema é uma quantidade termodinâmica equivalente ao conteúdo total de calor de um sistema.
Conceito
Energia livre fornece a energia total disponível para realizar o trabalho termodinâmico.	A entalpia fornece a energia total de um sistema que pode ser convertido em calor.
Conversão
Energia livre fornece a energia que pode ser convertida em trabalho mecânico do sistema.	A entalpia fornece a energia que pode ser convertida em trabalho não mecânico do sistema.

Sumário - Livre Energia vs Entalpia

Energia livre e entalpia de um sistema termodinâmico representam energia disponível em um sistema. A principal diferença entre energia livre e entalpia é que a energia livre fornece a energia total disponível para realizar o trabalho termodinâmico, enquanto a entalpia fornece a energia total de um sistema que pode ser convertido em calor.

Referência:

1.Os Editores da Encyclopædia Britannica. "Energia livre." Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, inc., 5 de janeiro de 2012. Disponível aqui
2. Helmenstine, Anne Marie, D. “O que é entalpia em Química e Física?” ThoughtCo, 25 de janeiro de 2018. Disponível aqui
3. "Energia livre de Helmholtz". Wikipedia, Wikimedia Foundation, 17 de fevereiro de 2018. Disponível aqui
4. "Gibbs (Free) Energy". LibreTexts, 12 de janeiro de 2018. Disponível aqui

Cortesia da imagem:

1.'Hermann von Helmholtz '(Domínio Público) via Commons Wikimedia