طاقة جيبس الحرة والملاءمة الديناميكية الحرارية
مُقدَّم| English | المعنى |
|---|---|
| Gibbs free energy/ɡɪbz friː ˈenədʒi/ | طاقة غيبس الحرة |
هل يحدث تلقائياً؟
- بعض التفاعلات تجري وحدها؛ others تحتاج دفعاً مستمراً.
- عاملان يحددان ذلك: الحرارة المنطلقة والفوضى المنشأة.
- رقم واحد يدمجهما في حكم نهائي.
- إشارته تخبرك إذا كانت الطبيعة ستقوم به مجاناً.
معادلة الطاقة الحرة
- طاقة Gibbs الحرة تجمع الإنثالبي والإنتروبيا:
- هنا $T$ هي درجة الحرارة بالكلفن.
باستخدام $\Delta H = -100\ \text{kJ}$ و$T = 300\ \text{K}$ و$\Delta S = 0.2\ \text{kJ/K}$، أوجد $\Delta G$ (بالكيلوجول).
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$\Delta G = \Delta H - T\Delta S = -100 - (300)(0.2) = -160\ \text{kJ}$.
في $\Delta G = \Delta H - T\Delta S$، يجب أن تكون درجة الحرارة بـ...
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
تتطلب المعادلات الديناميكية الحرارية درجة حرارة مطلقة بالكلفن.
السالب يعني مواتياً
- $\Delta G < 0$ يعني أن التفاعل مواتي ديناميكياً حرارياً.
- $\Delta G > 0$ يعني أنه ليس مواتياً تلقائياً.
- $\Delta G = 0$ يعني أن النظام في حالة توازن.
يكون التفاعل مفضلاً ديناميكياً حرارياً عندما يكون $\Delta G$...
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
يعني $\Delta G < 0$ أن التفاعل مفضل.
عندما يكون $\Delta G = 0$، يكون النظام في حالة ____.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
يُحدد $\Delta G = 0$ نقطة الاتزان.
درجة الحرارة قد تعكسه
- طارد للحرارة زائد فوضى أكثر هو مواتي عند جميع درجات الحرارة.
- ماص للحرارة زائد فوضى أقل ليس مواتياً أبداً.
- الحالتان الأخريان تتعاكسان مع درجة الحرارة.
التفاعل الذي يحتوي على $\Delta H < 0$ و$\Delta S > 0$ يكون مفضلاً...
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
كلا الحدين يجعلان $\Delta G$ سالباً بغض النظر عن $T$.
تفاعل له $\Delta H < 0$ و$\Delta S > 0$. هل هو مواتي؟
- كلا الحدَّين يدفعان $\Delta G$ للسالب.
- لذا فهو مواتي عند كل درجة حرارة.
الطاقة الحرة مقابل درجة الحرارة
المعادلة ⟨⟩ تمثل خطاً مستقيماً بدلالة درجة الحرارة. عند نقطة التقاطع مع الصفر، تصبح التفاعلية مفضلة.
التفاعل المفضل ديناميكياً حرارياً يكون دائماً سريعاً.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
الملاءمة تتعلق بالاتجاه، وليس السرعة؛ حركية التفاعل تحدد المعدل.
"مواتي" ($\Delta G < 0$) يعني مسموحاً ديناميكياً حرارياً ليس سريعاً -- فالديناميكية الكيميائية تحدد السرعة. ودرجة الحرارة تكون بالكلفن في $\Delta G = \Delta H - T\Delta S$. وحيث أن حد $T\Delta S$ يكبر مع درجة الحرارة، فإن التسخين يمكن أن يعكس إشارة $\Delta G$.
طاقة Gibbs الحرة $\Delta G = \Delta H - T\Delta S$ تجمع الحرارة والفوضى في حكم واحد: $\Delta G < 0$ مواتي ديناميكياً حرارياً، $> 0$ ليس كذلك، و$= 0$ هو التوازن. وبسبب حد $T\Delta S$، يمكن لدرجة الحرارة عكس الإشارة لحالتين من أصل أربع.