Energi Bebas vs Energi Bebas Standar
Apa itu Energi Gratis?
Jumlah kerja yang dapat dilakukan sistem termodinamika dikenal sebagai energi bebas. Energi bebas dapat dijelaskan menggunakan dua istilah, energi bebas Helmholtz dan energi bebas Gibbs. Dalam kimia, ketika kita menggunakan kata "energi bebas" itu berarti energi bebas Gibbs. Dalam fisika, energi bebas mengacu pada energi bebas Helmholtz. Kedua istilah tersebut dijelaskan di bawah ini.
Hukum kedua termodinamika terkait dengan entropi, dan dikatakan, "entropi alam semesta meningkat dalam proses spontan." Entropi terkait dengan jumlah panas yang dihasilkan; itu adalah sejauh mana energi telah terdegradasi. Namun, pada kenyataannya, jumlah gangguan ekstra yang disebabkan oleh sejumlah panas q tertentu tergantung pada suhu. Jika sudah sangat panas, sedikit panas ekstra tidak membuat lebih banyak gangguan, tetapi jika suhunya sangat rendah, jumlah panas yang sama akan menyebabkan peningkatan gangguan yang dramatis. Oleh karena itu, lebih tepat untuk menulis, ds=dq/T
Untuk menganalisis arah perubahan, kita harus mempertimbangkan perubahan baik sistem maupun lingkungan. Pertidaksamaan Clausius berikut menunjukkan apa yang terjadi ketika energi panas ditransfer antara sistem dan sekitarnya. (Pertimbangkan sistem dalam kesetimbangan termal dengan lingkungan pada suhu T)
dS – dq/T 0.…………(1)
Jika pemanasan dilakukan pada volume konstan, kita dapat menulis persamaan di atas (1) sebagai berikut. Persamaan ini menyatakan kriteria reaksi spontan yang terjadi hanya dalam bentuk fungsi keadaan.
dS – dU/T 0
Persamaan dapat disusun kembali untuk mendapatkan persamaan berikut.
TdS dU (Persamaan 2), dan oleh karena itu, dapat ditulis sebagai
dU – TdS 0
Pernyataan di atas dapat disederhanakan dengan menggunakan istilah energi Helmholtz, A, yang dapat didefinisikan sebagai, A=U-TS
Dari persamaan di atas, kita dapat menurunkan kriteria untuk reaksi spontan sebagai dA 0. Ini menyatakan bahwa, perubahan dalam sistem pada suhu dan volume konstan adalah spontan jika dA 0. Jadi perubahan adalah spontan ketika itu sesuai dengan penurunan energi Helmholtz. Oleh karena itu, sistem ini bergerak dalam jalur spontan, untuk memberikan nilai A yang lebih rendah.
Gibbs energi bebas terkait dengan perubahan yang terjadi pada tekanan konstan. Ketika energi panas ditransfer pada tekanan konstan, hanya ada pekerjaan ekspansi; oleh karena itu, kami memodifikasi dan menulis persamaan 2 sebagai berikut.
TdS dH
Persamaan ini dapat disusun ulang untuk menghasilkan dH-TdS≤0. Dengan istilah energi bebas Gibbs, G, persamaan ini dapat ditulis sebagai, G=H-TS
Pada suhu dan tekanan konstan, reaksi kimia berlangsung spontan dengan arah penurunan energi bebas Gibbs. Oleh karena itu, dG 0
Apa itu Energi Bebas Standar?
Energi bebas standar adalah energi bebas yang ditentukan pada kondisi standar. Kondisi standar adalah suhu, 298 K; tekanan, 1 atm atau 101,3 kPa; dan semua zat terlarut pada konsentrasi 1 M. Energi bebas standar dilambangkan sebagai Go.
Apa perbedaan antara Energi Bebas dan Energi Bebas Standar?
• Dalam kimia, energi bebas disebut energi bebas Gibbs. Hal ini terkait dengan perubahan yang terjadi pada tekanan konstan. Energi bebas standar adalah energi bebas yang ditentukan pada kondisi standar.
• Oleh karena itu, energi bebas standar diberikan pada suhu 298K dan tekanan 1 atm, tetapi nilai energi bebas dapat berubah tergantung pada suhu dan tekanan.
