Diferença entre energia livre e energia livre padrão

Energia livre vs energia livre padrão

O que é energia livre?

A quantidade de trabalho que um sistema termodinâmico pode executar é conhecida como energia livre. A energia livre pode ser descrita usando dois termos, energia livre de Helmholtz e energia livre de Gibbs. Na química, quando usamos a palavra "energia livre", isso significa energia livre de Gibbs. Na física, energia livre refere-se à energia livre de Helmholtz. Ambos os termos são descritos abaixo.

A segunda lei da termodinâmica está relacionada à entropia e diz: "a entropia do universo aumenta em um processo espontâneo". A entropia está relacionada à quantidade de calor gerado; essa é a extensão em que a energia foi degradada. Mas, de fato, a quantidade de desordem extra causada por uma determinada quantidade de calor q depende da temperatura. Se já estiver muito quente, um pouco de calor extra não cria muito mais desordem, mas se a temperatura for muito baixa, a mesma quantidade de calor causará um aumento dramático na desordem. É, portanto, mais apropriado escrever,

ds = dq / T

Para analisar a direção da mudança, temos que considerar as mudanças no sistema e no ambiente. A seguinte desigualdade de Clausius mostra o que acontece quando a energia térmica é transferida entre o sistema e o ambiente. (Considere que o sistema está em equilíbrio térmico com o ambiente à temperatura T)

dS - dq / T ≥0.… (1) 

Se o aquecimento for feito em volume constante, podemos escrever a equação acima (1) da seguinte maneira. Esta equação expressa o critério para que uma reação espontânea ocorra apenas em termos de funções de estado.

dS - dU / T ≥0

A equação pode ser reorganizada para obter a seguinte equação.

TdS ≥dU (Equação 2), e, portanto, pode ser escrito como

dU - TdS ≤0

A expressão acima pode ser simplificada pelo uso do termo energia Helmholtz, A, que pode ser definido como,

A = U-TS

A partir das equações acima, podemos derivar um critério para uma reação espontânea como dA ≤0. Isto afirma que, uma mudança em um sistema a temperatura e volume constantes é espontânea se dA ≤0. Portanto, a mudança é espontânea quando corresponde a uma diminuição da energia de Helmholtz. Portanto, esses sistemas se movem em um caminho espontâneo, para fornecer um valor A mais baixo.

A energia livre de Gibbs está relacionada com as mudanças que ocorrem a pressão constante. Quando a energia térmica é transferida a pressão constante, há apenas trabalho de expansão; portanto, modificamos e escrevemos a equação 2 da seguinte maneira.

TdS ≥dH

Essa equação pode ser reorganizada para dar dH-TdS≤0. Com o termo energia livre de Gibbs, G, essa equação pode ser escrita como,

G = H-TS

A temperatura e pressão constantes, as reações químicas são espontâneas no sentido de diminuir a energia livre de Gibbs. Portanto, dG ≤0

O que é energia livre padrão?

Energia livre padrão é a energia livre definida em condições padrão. As condições padrão são temperatura, 298 K; pressão, 1 atm ou 101,3 kPa; e todos os solutos na concentração de 1 M. Energia livre padrão é denotada como Go.

Qual é a diferença entre energia livre e energia livre padrão? • Em química, energia livre é referida como energia livre de Gibbs. Está relacionado às mudanças que ocorrem a pressão constante. Energia livre padrão é a energia livre definida em condições padrão. • Portanto, a energia livre padrão é fornecida na temperatura de 298K e pressão de 1 atm, mas o valor da energia livre pode mudar dependendo da temperatura e pressão.