Gibbs Free Energy vs Helmholtz Free Energy
Bəzi şeylər özbaşına baş verir, bəziləri isə yox. Dəyişiklik istiqaməti enerjinin paylanması ilə müəyyən edilir. Kortəbii dəyişiklikdə şeylər enerjinin daha xaotik şəkildə dağıldığı bir vəziyyətə meyllidirlər. Dəyişiklik bütövlükdə kainatda daha böyük təsadüfiliyə və xaosa səbəb olarsa, kortəbii olur. Enerjinin xaos, təsadüfilik və ya dağılma dərəcəsi entropiya adlanan vəziyyət funksiyası ilə ölçülür. Termodinamikanın ikinci qanunu entropiya ilə bağlıdır və orada deyilir: “Kainatın entropiyası kortəbii bir prosesdə artır.” Entropiya yaranan istilik miqdarı ilə bağlıdır; bu, enerjinin nə dərəcədə pozulduğudur. Əslində, verilən istilik miqdarının yaratdığı əlavə pozğunluğun miqdarı q temperaturdan asılıdır. Əgər artıq həddindən artıq istidirsə, bir az əlavə istilik daha çox pozğunluq yaratmaz, lakin temperatur həddindən artıq aşağı olarsa, eyni miqdarda istilik pozğunluğun kəskin artmasına səbəb olacaqdır. Buna görə də, ds=dq/T. yazmaq daha məqsədəuyğundur.
Dəyişiklik istiqamətini təhlil etmək üçün həm sistemdə, həm də ətrafdakı dəyişiklikləri nəzərə almalıyıq. Aşağıdakı Klauzius bərabərsizliyi sistemlə ətraf arasında istilik enerjisi ötürüldükdə nə baş verdiyini göstərir. (Sistemin T temperaturunda ətraf mühitlə istilik tarazlığında olduğunu nəzərə alın)
dS – (dq/T) ≥ 0………………(1)
Helmholtz pulsuz enerji
İsitmə sabit həcmdə aparılırsa, yuxarıdakı tənliyi (1) aşağıdakı kimi yaza bilərik. Bu tənlik yalnız vəziyyət funksiyaları baxımından kortəbii reaksiyanın baş verməsi üçün kriteriyanı ifadə edir.
dS – (dU/T) ≥ 0
Tənlik aşağıdakı tənliyi əldə etmək üçün yenidən təşkil edilə bilər.
TdS ≥ dU (tənlik 2); buna görə də dU kimi yazıla bilər – TdS ≤ 0
Yuxarıdakı ifadə Helmholtz enerjisi 'A' terminindən istifadə etməklə sadələşdirilə bilər ki, bu dakimi müəyyən edilə bilər.
A=U – TS
Yuxarıdakı tənliklərdən dA≤0 kimi kortəbii reaksiya üçün kriteriya çıxara bilərik. Bu, dA≤0 olarsa, sabit temperatur və həcmdə sistemdə dəyişiklik kortəbii olduğunu bildirir. Beləliklə, Helmholtz enerjisinin azalmasına uyğun olduqda dəyişiklik kortəbii olur. Buna görə də, bu sistemlər daha aşağı A dəyəri vermək üçün kortəbii yolda hərəkət edir.
Gibbs pulsuz enerji
Bizi laboratoriya kimyamızda Helmholtz sərbəst enerjisindən çox Gibbsin sərbəst enerjisi maraqlandırır. Gibbsin sərbəst enerjisi sabit təzyiqdə baş verən dəyişikliklərlə əlaqədardır. İstilik enerjisi sabit təzyiqdə ötürüldükdə, yalnız genişləndirmə işi var; buna görə də (2) tənliyini aşağıdakı kimi dəyişdirə və yenidən yaza bilərik.
TdS ≥ dH
Bu tənlik dH – TdS ≤ 0 vermək üçün yenidən təşkil edilə bilər. Gibbs sərbəst enerjisi ‘G’ termini ilə bu tənlik belə yazıla bilər, G=H – TS
Sabit temperatur və təzyiqdə kimyəvi reaksiyalar Gibbsin sərbəst enerjisinin azalması istiqamətində kortəbii olur. Buna görə də, dG≤0.
Gibbs və Helmholtz pulsuz enerjisi arasındakı fərq nədir?
• Gibbs sərbəst enerjisi sabit təzyiq altında, Helmholtz sərbəst enerjisi isə sabit həcmdə müəyyən edilir.
• Bizi laboratoriya səviyyəsində Gibbs sərbəst enerjisi Helmholtz sərbəst enerjisindən daha çox maraqlandırır, çünki onlar daimi təzyiqdə baş verir.
• Sabit temperatur və təzyiqdə kimyəvi reaksiyalar Gibbsin sərbəst enerjisinin azalması istiqamətində kortəbii olur. Bunun əksinə olaraq, sabit temperatur və həcmdə reaksiyalar Helmholtz sərbəst enerjisinin azalması istiqamətində kortəbii olur.
