Differenza chiave – Energia gratuita vs entalpia
Energia libera ed entalpia sono due termini termodinamici usati per spiegare la relazione tra energia termica e reazioni chimiche che si verificano in un sistema termodinamico. L'energia libera o l'energia libera termodinamica è la quantità di lavoro che un sistema termodinamico può eseguire. In altre parole, l'energia libera è la quantità di energia disponibile in quel sistema termodinamico per eseguire il lavoro termodinamico. L'entalpia, invece, è una quantità termodinamica che rappresenta il contenuto energetico totale in un sistema termodinamico. Il differenza fondamentale tra energia libera ed entalpia è quello l'energia libera fornisce l'energia totale disponibile per eseguire il lavoro termodinamico mentre l'entalpia fornisce l'energia totale di un sistema termodinamico che può essere convertito in calore.
Cos'è l'energia gratuita?
L'energia libera è la quantità di energia disponibile per un sistema termodinamico per eseguire il lavoro termodinamico. L'energia libera ha le dimensioni dell'energia. Il valore dell'energia libera di un sistema termodinamico è determinato dallo stato attuale del sistema; non dalla sua storia. Ci sono due tipi principali di energia libera spesso discussi in termodinamica; Energia libera di Helmholtz e Energia libera di Gibbs.
Helmholtz Free Energy
L'energia libera di Helmholtz è l'energia disponibile in un sistema termodinamico chiuso per eseguire il lavoro termodinamico a temperatura e volume costanti. Quindi, il valore negativo dell'energia di Helmholtz indica il lavoro massimo che un sistema termodinamico può svolgere mantenendo costante il suo volume. Per mantenere il volume costante, parte del lavoro termodinamico totale viene svolto come lavoro di confine (per mantenere il confine del sistema così com'è). L'equazione dell'energia di Helmholtz è riportata di seguito.
LA=U – TS
Dove A è l'energia libera di Helmholtz, U è l'energia interna, T è una temperatura, che è una costante e S è l'entropia del sistema. L'entropia è una grandezza termodinamica che rappresenta l'indisponibilità dell'energia termica di un sistema per la conversione in lavoro meccanico.
Figura 01: Hermann von Helmholtz è stato il primo a proporre il concetto di energia libera di Helmholtz
Gibbs Free Energy:
Il Gibbs libera l'energia che è disponibile in un sistema termodinamico chiuso per eseguire il lavoro termodinamico a temperatura e pressione costanti. Il volume del sistema può variare. L'energia libera è indicata da G. L'equazione dell'energia libera di Gibbs è riportata di seguito.
G=H – TS
Nell'equazione precedente, G è l'energia libera di Gibbs, H è l'entalpia del sistema, Y è la temperatura, che è una costante e S è l'entropia del sistema.
Cos'è l'entalpia?
L'entalpia di un sistema è una quantità termodinamica equivalente al contenuto di calore totale di un sistema. È uguale all'energia interna del sistema più il prodotto di pressione e volume. Pertanto, è una proprietà termodinamica di un sistema. L'equazione dell'entalpia è data sotto.
H=U + PV
Di conseguenza, H è l'entalpia del sistema, U è l'energia interna del sistema, P è la pressione e V è il volume. L'entalpia di un sistema è l'indicazione della capacità di quel sistema di rilasciare calore (per svolgere un lavoro non meccanico). L'entalpia è indicata dal simbolo H.
Determinare l'entalpia di un sistema ci permette di indicare se una reazione chimica è esotermica o endotermica. La variazione di entalpia di un sistema può essere utilizzata per determinare il calore delle reazioni e anche per prevedere se una reazione chimica è spontanea o non spontanea.
Qual è la relazione tra energia libera ed entalpia?
L'energia libera e l'entalpia di Gibbs sono correlate attraverso la seguente equazione.
G=H – TS
Nell'equazione precedente, G è l'energia libera di Gibbs, H è l'entalpia del sistema, Y è la temperatura, che è una costante e S è l'entropia del sistema. Sia G che H hanno le stesse unità di misura.
Qual è la differenza tra energia libera ed entalpia?
Energia gratuita vs entalpia |
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| L'energia libera è la quantità di energia disponibile per un sistema termodinamico per eseguire il lavoro termodinamico. | L'entalpia di un sistema è una quantità termodinamica equivalente al contenuto di calore totale di un sistema. |
| Concetto | |
| L'energia libera fornisce l'energia totale disponibile per eseguire il lavoro termodinamico. | L'entalpia fornisce l'energia totale di un sistema che può essere convertita in calore. |
| Conversione | |
| L'energia libera fornisce l'energia che può essere convertita in lavoro meccanico del sistema. | L'entalpia fornisce l'energia che può essere convertita in lavoro non meccanico del sistema. |
Riepilogo – Free Energy vs Enthalpy
L'energia libera e l'entalpia di un sistema termodinamico rappresentano l'energia disponibile in un sistema. Il differenza fondamentale tra energia libera ed entalpia è quello l'energia libera fornisce l'energia totale disponibile per eseguire il lavoro termodinamico mentre l'entalpia fornisce l'energia totale di un sistema che può essere convertita in calore.
