تعرف على Gibbs Free Energy

في الديناميكا الحرارية ، تُعرف طاقة جيبس ​​الحرة أيضًا باسم المحتوى الحراري الحر ، وهو جهد ديناميكي حراري يمكن استخدامه لحساب الحد الأقصى من العمل القابل للعكس الذي يمكن أن يقوم به النظام الديناميكي الحراري عند درجة حرارة وضغط ثابتين (متساوي الحرارة ، متساوي الضغط).

كما هو الحال في الميكانيكا ، حيث يتم تعريف الانخفاض في الطاقة الكامنة على أنه أقصى عمل يمكن القيام به ، فإن الإمكانات المختلفة لها معاني مختلفة. انخفاض الطاقة الحرة جيبس ​​(الجول في الوحدات الدولية) هو أقصى قدر من العمل غير التوسعي الذي يمكن استخراجه من نظام حراري ديناميكي مغلق ؛ لا يمكن تحقيق هذا الحد الأقصى إلا في عملية قابلة للعكس تمامًا.

عندما يتغير النظام بشكل عكسي من حالته الأولية إلى حالته النهائية ، فإن الانخفاض في طاقة جيبس ​​الحرة يساوي العمل الذي يقوم به النظام في بيئته ، والذي يتم تقليله من خلال عمل قوة الضغط.

يتم الإشارة إلى طاقة جيبس ​​الحرة بواسطة G ويتم التعبير عنها في المعادلة G = H - TS.

معادلة جيبس ​​هيلمهولتز:

ΔG = ΔH - TΔS

هذه المعادلة مفيدة جدًا في التنبؤ بعفوية العملية.

(ط) إذا كانت ∆G سالبة ، تكون العملية عفوية

(2) إذا كانت ∆G إيجابية ، فإن العملية ليست تلقائية

(3) إذا كانت مساوية للصفر ، تكون العملية في حالة توازن

(اقرأ أيضًا: التعرف على قانون بويل)

تم تطوير طاقة جيبس ​​الحرة ، التي كانت تسمى في الأصل الطاقة المتاحة ، في عام 1870 من قبل العالم الأمريكي يوشيا ويلارد جيبس. في عام 1873 ، وصف جيبس ​​هذه "الطاقة المتاحة" على النحو التالي:

"أكبر قدر من العمل الميكانيكي الذي يمكن الحصول عليه من مادة بكمية معينة في حالة أولية معينة ، دون زيادة كمية الحجم أو السماح للحرارة بالتدفق إلى أو من خارج الجسم ، باستثناء عمليات الإغلاق المتبقية في حالتها الأولية."

يجب أن تكون الحالة الأولية للكائن ، وفقًا لـ Gibbs ، بحيث "يمكن جعل الأشياء تمر من حالة إطلاق الطاقة عن طريق عملية قابلة للعكس".

جيبس طاقة حرة وتوازن

Δ r GƟ = Δ r HƟ - TΔ r SƟ = −2.303RTlogK

أين:

K هو ثابت التوازن

R هو ثابت الغاز

T هي درجة الحرارة

للحصول على تفاعل ماص للحرارة قوي ، تكون قيمة Δ r HƟ كبيرة وإيجابية. لهذه القيمة ، سيكون التفاعل K أقل بكثير من 1 وسيشكل التفاعل منتجًا.

للحصول على تفاعل ماص للحرارة قوي ، تكون قيمة Δ r HƟ كبيرة وسلبية. لمثل هذا التفاعل ستكون قيمة K أكبر من 1.