Акысыз Энергия жана Стандарттык Акысыз Энергия
Бош энергия деген эмне?
Термодинамикалык система аткара ала турган жумуштун көлөмү бош энергия деп аталат. Эркин энергияны Гельмгольц бош энергиясы жана Гиббс бош энергиясы деген эки терминдин жардамы менен сүрөттөсө болот. Химияда "эркин энергия" деген сөздү колдонгондо, Гиббс бош энергиясы дегенди билдирет. Физикада эркин энергия Гельмгольц бош энергиясын билдирет. Эки термин тең төмөндө сүрөттөлгөн.
Термодинамиканын экинчи мыйзамы энтропияга байланыштуу жана анда мындай дейт: «Ааламдын энтропиясы стихиялуу процессте көбөйөт». Энтропия пайда болгон жылуулуктун көлөмүнө байланыштуу; энергиянын канчалык деградацияга учурагандыгы. Бирок, чындыгында, берилген жылуулук q өлчөмүнөн улам пайда болгон кошумча тартипсиздиктин көлөмү температурага көз каранды. Эгер ал буга чейин өтө ысык болсо, бир аз ашыкча жылуулук дагы көп тартипсиздикти жаратпайт, ал эми температура өтө төмөн болсо, ошол эле жылуулук баш аламандыктын кескин өсүшүнө алып келет. Ошондуктан,деп жазуу туурараак болот.
ds=dq/T
Өзгөрүү багытын талдоо үчүн биз системадагы жана айланадагы өзгөрүүлөрдү эске алышыбыз керек. Төмөнкү Клаузиус теңсиздиги система менен айлананын ортосунда жылуулук энергиясы өткөндө эмне болорун көрсөтөт. (Системанын айлана-чөйрө менен жылуулук тең салмактуулугу T температурасында экенин эске алыңыз)
dS – dq/T ≥0.…………(1)
Эгер жылытуу туруктуу көлөмдө жүргүзүлсө, жогорудагы теңдемени (1) төмөнкүдөй жаза алабыз. Бул теңдеме стихиялуу реакциянын шарттуу функциялардын шартында гана болушу үчүн критерийди билдирет.
dS – dU/T ≥0
Төмөнкү теңдемени алуу үчүн теңдемени кайра түзсө болот.
TdS ≥dU (2-теңдеме), демек, аны деп жазса болот
dU – TdS ≤0
Жогорудагы туюнтманы Гельмгольц энергиясы А терминин колдонуу менен жөнөкөйлөштүрсө болот, аны төмөнкүдөй аныктоого болот, A=U-TS
Жогорудагы теңдемелерден биз dA ≤0 катары спонтандык реакциянын критерийин чыгара алабыз. Бул, эгерде dA ≤0 болсо, туруктуу температурада жана көлөмдө системанын өзгөрүшү өзүнөн-өзү болот деп айтылат. Демек, өзгөрүү Гельмгольц энергиясынын азайышына туура келгенде стихиялуу болот. Демек, бул системалар стихиялуу жолдо кыймылдап, төмөнкү A маанисин берет.
Гиббс бош энергиясы туруктуу басымда болуп жаткан өзгөрүүлөргө байланыштуу. Жылуулук энергиясы туруктуу басымда берилгенде, кеңейтүү иши гана болот; ошондуктан, биз 2-теңдемени төмөнкүдөй өзгөртүп, жазабыз.
TdS ≥dH
Бул теңдемени dH-TdS≤0 берүү үчүн кайра түзсө болот. Гиббс бош энергиясы, G термини менен бул теңдеменидеп жазса болот.
G=H-TS
Туруктуу температурада жана басымда химиялык реакциялар Гиббстин бош энергиясынын азайышы багытында өзүнөн-өзү жүрөт. Демек, dG ≤0
Стандарттык бекер энергия деген эмне?
Стандарттык бош энергия – стандарттык шарттарда аныкталган бош энергия. Стандарттык шарттар температура, 298 К; басым, 1 атм же 101,3 кПа; жана бардык эриген заттар 1 М концентрациясында. Стандарттык бош энергия Go катары белгиленет.
Эркин энергия менен Стандарттык эркин энергиянын ортосунда кандай айырма бар?
• Химияда бош энергия Гиббс бош энергиясы деп аталат. Бул туруктуу басымда болуп жаткан өзгөрүүлөргө байланыштуу. Стандарттык эркин энергия - стандарттык шарттарда аныкталган бош энергия.
• Демек, стандарттуу бош энергия 298K температурада жана 1 атм басымда берилет, бирок бош энергиянын мааниси температурага жана басымга жараша өзгөрүшү мүмкүн.
