मुक्त ऊर्जा बनाम मानक मुक्त ऊर्जा
मुफ्त ऊर्जा क्या है?
एक थर्मोडायनामिक सिस्टम जितना काम कर सकता है, उसे फ्री एनर्जी कहा जाता है। मुक्त ऊर्जा को दो शब्दों, हेल्महोल्ट्ज़ मुक्त ऊर्जा और गिब्स मुक्त ऊर्जा का उपयोग करके वर्णित किया जा सकता है। रसायन शास्त्र में, जब हम "मुक्त ऊर्जा" शब्द का प्रयोग करते हैं जिसका अर्थ है गिब्स मुक्त ऊर्जा। भौतिकी में, मुक्त ऊर्जा का तात्पर्य हेल्महोल्ट्ज़ मुक्त ऊर्जा से है। दोनों शब्द नीचे वर्णित हैं।
ऊष्मप्रवैगिकी का दूसरा नियम एन्ट्रापी से संबंधित है, और यह कहता है, "ब्रह्मांड की एन्ट्रापी एक सहज प्रक्रिया में बढ़ जाती है।" एन्ट्रॉपी उत्पन्न गर्मी की मात्रा से संबंधित है; यही वह सीमा है जिस तक ऊर्जा का ह्रास हुआ है।लेकिन, वास्तव में, गर्मी q की एक निश्चित मात्रा के कारण होने वाले अतिरिक्त विकार की मात्रा तापमान पर निर्भर करती है। यदि यह पहले से ही बहुत गर्म है, तो थोड़ी अतिरिक्त गर्मी अधिक विकार पैदा नहीं करती है, लेकिन यदि तापमान बहुत कम है, तो उतनी ही मात्रा में गर्मी विकार में नाटकीय वृद्धि का कारण बनेगी। इसलिए, लिखना अधिक उपयुक्त है, डीएस=डीक्यू/टी
परिवर्तन की दिशा का विश्लेषण करने के लिए हमें व्यवस्था और परिवेश दोनों में हुए परिवर्तनों पर विचार करना होगा। निम्नलिखित क्लॉसियस असमानता से पता चलता है कि क्या होता है जब सिस्टम और आसपास के बीच गर्मी ऊर्जा स्थानांतरित होती है। (विचार करें कि सिस्टम तापमान T पर आसपास के साथ तापीय संतुलन में है)
dS - डीक्यू/टी 0 ……………(1)
यदि ताप स्थिर आयतन पर किया जाता है, तो हम उपरोक्त समीकरण (1) को इस प्रकार लिख सकते हैं। यह समीकरण केवल राज्य कार्यों के संदर्भ में होने वाली एक सहज प्रतिक्रिया की कसौटी को व्यक्त करता है।
dS - डीयू/टी ≥0
निम्नलिखित समीकरण प्राप्त करने के लिए समीकरण को पुनर्व्यवस्थित किया जा सकता है।
TdS dU (समीकरण 2), और इसलिए, इसेके रूप में लिखा जा सकता है
डीयू - टीडीएस 0
उपरोक्त व्यंजक को हेल्महोल्ट्ज़ ऊर्जा, ए शब्द के प्रयोग से सरल बनाया जा सकता है, जिसे इस प्रकार परिभाषित किया जा सकता है, ए=यू-टीएस
उपरोक्त समीकरणों से, हम डीए ≤0 के रूप में एक सहज प्रतिक्रिया के लिए एक मानदंड प्राप्त कर सकते हैं। यह बताता है कि, स्थिर तापमान और आयतन पर एक प्रणाली में परिवर्तन स्वतःस्फूर्त होता है यदि dA 0। तो परिवर्तन स्वतःस्फूर्त होता है जब यह हेल्महोल्ट्ज़ ऊर्जा में कमी के अनुरूप होता है। इसलिए, ये प्रणालियाँ कम A मान देने के लिए एक सहज पथ में चलती हैं।
गिब्स मुक्त ऊर्जा का संबंध निरंतर दाब पर होने वाले परिवर्तनों से है। जब ऊष्मा ऊर्जा को स्थिर दाब पर स्थानांतरित किया जाता है, तो केवल विस्तार कार्य होता है; इसलिए, हम समीकरण 2 को इस प्रकार संशोधित और लिखते हैं।
टीडीएस dH
इस समीकरण को dH-TdS≤0 देने के लिए पुनर्व्यवस्थित किया जा सकता है। गिब्स मुक्त ऊर्जा, G पद के साथ, इस समीकरण को इस प्रकार लिखा जा सकता है, जी=एच-टीएस
निरंतर तापमान और दबाव पर, गिब्स मुक्त ऊर्जा घटने की दिशा में रासायनिक प्रतिक्रियाएं स्वतःस्फूर्त होती हैं। इसलिए, डीजी 0
मानक मुक्त ऊर्जा क्या है?
मानक मुक्त ऊर्जा मानक परिस्थितियों में परिभाषित मुक्त ऊर्जा है। मानक स्थितियां तापमान हैं, 298 K; दबाव, 1 एटीएम या 101.3 केपीए; और सभी 1 एम एकाग्रता पर विलेय। मानक मुक्त ऊर्जा को गो के रूप में दर्शाया गया है।
फ्री एनर्जी और स्टैंडर्ड फ्री एनर्जी में क्या अंतर है?
• रसायन शास्त्र में, मुक्त ऊर्जा को गिब्स मुक्त ऊर्जा कहा जाता है। यह निरंतर दबाव में हो रहे परिवर्तनों से संबंधित है। मानक मुक्त ऊर्जा मानक स्थितियों में परिभाषित मुक्त ऊर्जा है।
• इसलिए, मानक मुक्त ऊर्जा 298K तापमान और 1 atm दबाव पर दी जाती है, लेकिन मुक्त ऊर्जा मान तापमान और दबाव के आधार पर बदल सकता है।
