Perbezaan Utama – Tenaga Percuma vs Entalpi
Tenaga bebas dan entalpi ialah dua istilah termodinamik yang digunakan untuk menerangkan hubungan antara tenaga haba dan tindak balas kimia yang berlaku dalam sistem termodinamik. Tenaga bebas atau tenaga bebas termodinamik ialah jumlah kerja yang boleh dilakukan oleh sistem termodinamik. Dalam erti kata lain, tenaga bebas ialah jumlah tenaga yang tersedia dalam sistem termodinamik itu untuk melaksanakan kerja termodinamik. Entalpi, sebaliknya, ialah kuantiti termodinamik yang mewakili jumlah kandungan tenaga dalam sistem termodinamik. Perbezaan utama antara tenaga bebas dan entalpi ialah tenaga bebas memberikan jumlah tenaga yang tersedia untuk melakukan kerja termodinamik manakala entalpi memberikan jumlah tenaga sistem termodinamik yang boleh ditukar kepada haba.
Apakah Tenaga Percuma?
Tenaga percuma ialah jumlah tenaga yang tersedia untuk sistem termodinamik untuk melaksanakan kerja termodinamik. Tenaga bebas mempunyai dimensi tenaga. Nilai tenaga bebas sistem termodinamik ditentukan oleh keadaan semasa sistem; bukan dengan sejarahnya. Terdapat dua jenis utama tenaga bebas yang sering dibincangkan dalam termodinamik; Tenaga bebas Helmholtz dan tenaga bebas Gibbs.
Tenaga Bebas Helmholtz
Tenaga bebas Helmholtz ialah tenaga yang tersedia dalam sistem termodinamik tertutup untuk melaksanakan kerja termodinamik pada suhu dan isipadu malar. Oleh itu, nilai negatif tenaga Helmholtz menunjukkan kerja maksimum yang boleh dilakukan oleh sistem termodinamik dengan mengekalkan pemalar isipadunya. Untuk memastikan isipadu tetap, beberapa daripada jumlah kerja termodinamik dilakukan sebagai kerja sempadan (untuk mengekalkan sempadan sistem sebagaimana adanya). Persamaan tenaga Helmholtz diberikan di bawah.
A=U – TS
Di mana A ialah tenaga bebas Helmholtz, U ialah tenaga dalaman, T ialah suhu, iaitu pemalar dan S ialah entropi sistem. Entropi ialah kuantiti termodinamik yang mewakili ketiadaan tenaga haba sistem untuk ditukar kepada kerja mekanikal.
Rajah 01: Hermann von Helmholtz ialah orang pertama yang mencadangkan konsep tenaga bebas Helmholtz
Tenaga Percuma Gibbs:
Tenaga bebas Gibbs tenaga yang tersedia dalam sistem termodinamik tertutup untuk melaksanakan kerja termodinamik pada suhu dan tekanan malar. Isipadu sistem boleh berbeza-beza. Tenaga bebas dilambangkan dengan G. Persamaan tenaga bebas Gibbs diberikan di bawah.
G=H – TS
Dalam persamaan di atas, G ialah tenaga bebas Gibbs, H ialah entalpi sistem, Y ialah suhu, iaitu pemalar dan S ialah entropi sistem.
Apakah itu Entalpi?
Entalpi sistem ialah kuantiti termodinamik yang setara dengan jumlah kandungan haba sistem. Ia sama dengan tenaga dalaman sistem ditambah dengan hasil tekanan dan isipadu. Oleh itu, ia adalah sifat termodinamik sistem. Persamaan entalpi diberikan di bawah.
H=U + PV
Oleh itu, H ialah entalpi sistem, U ialah tenaga dalaman sistem, P ialah tekanan dan V ialah isipadu. Entalpi sistem ialah petunjuk kapasiti sistem itu untuk membebaskan haba (untuk melakukan kerja bukan mekanikal). Entalpi dilambangkan dengan simbol H.
Menentukan entalpi sistem membolehkan kita menunjukkan sama ada tindak balas kimia adalah eksotermik atau endotermik. Perubahan dalam entalpi sistem boleh digunakan untuk menentukan haba tindak balas dan juga untuk meramalkan sama ada tindak balas kimia adalah spontan atau tidak spontan.
Apakah Hubungan Antara Tenaga Percuma dan Entalpi?
Tenaga bebas Gibbs dan entalpi dikaitkan melalui persamaan berikut.
G=H – TS
Dalam persamaan di atas, G ialah tenaga bebas Gibbs, H ialah entalpi sistem, Y ialah suhu, iaitu pemalar dan S ialah entropi sistem. Kedua-dua G dan H mempunyai unit ukuran yang sama.
Apakah Perbezaan Antara Tenaga Percuma dan Entalpi?
Tenaga Percuma lwn Entalpi |
|
| Tenaga percuma ialah jumlah tenaga yang tersedia untuk sistem termodinamik untuk melaksanakan kerja termodinamik. | Entalpi sistem ialah kuantiti termodinamik yang setara dengan jumlah kandungan haba sistem. |
| Konsep | |
| Tenaga percuma memberikan jumlah tenaga yang tersedia untuk melaksanakan kerja termodinamik. | Entalpi memberikan jumlah tenaga sistem yang boleh ditukar kepada haba. |
| Penukaran | |
| Tenaga percuma memberikan tenaga yang boleh ditukar kepada kerja mekanikal sistem. | Entalpi memberikan tenaga yang boleh ditukar kepada kerja bukan mekanikal sistem. |
Ringkasan – Tenaga Percuma vs Entalpi
Tenaga percuma dan entalpi sistem termodinamik mewakili tenaga yang tersedia dalam sistem. Perbezaan utama antara tenaga bebas dan entalpi ialah tenaga bebas memberikan jumlah tenaga yang tersedia untuk melakukan kerja termodinamik manakala entalpi memberikan jumlah tenaga sistem yang boleh ditukar kepada haba.
