Свободная энергия Гиббса и термодинамическая выгодность
| English | Русский |
|---|---|
| Gibbs free energy/ɡɪbz friː ˈenədʒi/ | Энергия Гиббса |
Пройдет ли реакция самопроизвольно?
- Некоторые реакции протекают сами по себе; другим требуется постоянное подталкивание.
- Два фактора решают этот вопрос: выделяемое тепло и создаваемый беспорядок.
- Одно число объединяет их в вердикт.
- Его знак говорит, совершит ли природа это бесплатно.
Уравнение свободной энергии
- Свободная энергия Гиббса объединяет энтальпию и энтропию:
- Здесь $T$ — это температура в кельвинах.
При наличии $\Delta H = -100\ \text{kJ}$, $T = 300\ \text{K}$, $\Delta S = 0.2\ \text{kJ/K}$ найдите $\Delta G$ (в кДж).
$\Delta G = \Delta H - T\Delta S = -100 - (300)(0.2) = -160\ \text{kJ}$.
В $\Delta G = \Delta H - T\Delta S$ температура должна быть в...
Термодинамические уравнения требуют абсолютной температуры в кельвинах.
Отрицательное значение благоприятствует
- $\Delta G < 0$ означает, что реакция термодинамически выгодна.
- $\Delta G > 0$ означает, что она невыгодна сама по себе.
- $\Delta G = 0$ означает, что система находится в равновесии.
Реакция термодинамически выгодна, когда $\Delta G$...
$\Delta G < 0$ означает, что реакция выгодна.
Когда $\Delta G = 0$, система находится на ____.
$\Delta G = 0$ обозначает равновесие.
Температура может перевернуть ситуацию
- Экзотермическая реакция с ростом беспорядка выгодна при любых температурах.
- Эндотермическая реакция с уменьшением беспорядка никогда не бывает выгодной.
- Остальные два случая меняют знак в зависимости от температуры.
Реакция со значениями $\Delta H < 0$ и $\Delta S > 0$ является выгодной...
Оба члена делают $\Delta G$ отрицательным независимо от $T$.
Реакция имеет $\Delta H < 0$ и $\Delta S > 0$. Является ли она выгодной?
- Оба члена способствуют отрицательному $\Delta G$.
- Следовательно, она выгодна при любой температуре.
Свободная энергия против температуры
ΔG = ΔH - TΔS — это прямая линия по температуре. В точке пересечения с нулем реакция становится выгодной.
Термодинамически выгодная реакция всегда протекает быстро.
Выгодность касается направления, а не скорости; скорость определяется кинетикой.
"Выгодная" ($\Delta G < 0$) означает термодинамически возможную, а не быструю — скорость определяется кинетикой. Температура в $\Delta G = \Delta H - T\Delta S$ указана в кельвинах. А член $T\Delta S$ растет с температурой, поэтому нагрев может изменить знак $\Delta G$.
Свободная энергия Гиббса $\Delta G = \Delta H - T\Delta S$ объединяет тепло и беспорядок в один вердикт: $\Delta G < 0$ термодинамически выгодна, $> 0$ — нет, а $= 0$ соответствует равновесию. Благодаря члену $T\Delta S$ температура может изменить знак для двух из четырех случаев.