자유 에너지에 대한 온도의 영향

반응이 일정한 온도와 압력에서 자발적이려면 깁스 자유 에너지의 변화 델타G는 0보다 작아야 합니다. ΔG의 부호는 엔탈피와 엔트로피 및 온도의 부호와 상대 값에 따라 달라집니다. 엔탈피는 반응이 주변으로 열을 방출할 때 자발성을 가지며 엔트로피는 계가 더 무질서할 때 자발성을 가집니다.

수산화나트륨과 염산의 반응에서 볼 수 있는것처럼 델타H가 음수이고 델타S가 양수이면 델타G는 모든 온도에서 음수입니다. 따라서 계의 엔트로피가 증가하는 발열 반응은 항상 자발적입니다. 델타H 및 델타S가 모두 음수인 경우 델타G는 온도에 따라 달라집니다.

물의 얼음으로 되는 과정을 생각해보세요. 계의 엔트로피가 감소하는 발열 반응입니다. 물은 빙점 이하의 온도에서는 자발적으로 얼면서 열을 방출하고 더 질서있게 배열됩니다.

따라서 음의 엔탈피와 엔트로피 변화에 대한 반응은 낮은 온도에서만 자발적입니다. 델타H와 델타S가 모두 양수인 경우 델타G는 온도에 따라서도 달라집니다. 일반적인 예는 고체 질산암모늄이 물에 용해되면서 주변에서 열을 흡수하는 화학 얼음 찜질팩을 들 수 있습니다.

이 흡열 반응은 계의 무질서의 증가로 인해 실온에서 자발적으로 진행됩니다. 따라서 양의 엔탈피와 엔트로피 변화에 대한 반응은 높은 온도에서만 자발적으로 발생합니다. T델타S가 델타H보다 작아지도록 온도를 낮춘 경우 ΩG는 양수이며 반응은 자발적일 것입니다.

델타H가 양수이고 델타S가 음수일 때 델타G는 항상 양수이며 반응은 모든 온도에서 자발적이지 않습니다.