Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

17.6: طاقة جيبس الحرّة
فهرس المحتويات

JoVE Core
Chemistry

A subscription to JoVE is required to view this content.

Education
Gibbs Free Energy
 
نسخة طبق الأصل

17.6: طاقة جيبس الحرّة

إن أحد تحديات استخدام القانون الثاني للديناميكا الحرارية لتحديد ما إذا كانت العملية تلقائية هو أنها تتطلب قياسات تغير الانتروبيا للنظام و تغير الكون المحيط. تم تقديم نهج بديل يتضمن خاصية ديناميكية حرارية جديدة محددة من حيث خصائص النظام فقط في أواخر القرن التاسع عشر بواسطة عالم الرياضيات الأمريكي جوشيا ويلارد جيبس. هذه الخاصية الجديدة تسمى طاقة جيبس ​​الحرة (G) (أو ببساطة الطاقة الحرة) ، ويتم تعريفها من حيث المحتوى الحراري والإنتروبيا للنظام على النحو التالي:

Eq1

الطاقة الحرة هي إحدى وظائف الحالة، وعند درجة حرارة وضغط ثابتين، يمكن التعبير عن تغير الطاقة الحرة (ΔG) على النحو التالي:

Eq2

يمكن فهم العلاقة بين خاصية النظام هذه وعفوية العملية من خلال التذكير بتعبير القانون الثاني المشتق سابقًا:

Eq3

يتطلب القانون الأول أن qمحيط = −qنظام، وعند ضغط ثابت qمحيط = ΔH، لذلك يمكن إعادة كتابة هذا التعبير على النحو التالي:

Eq4

يؤدي ضرب طرفي هذه المعادلة في −T وإعادة الترتيب إلى النتائج التالية:

Eq5

من أجل البساطة، فإن الرمز السفلي “نظام” يمكن حذفه، ويصبح التعبير

Eq6

توضح مقارنة هذه المعادلة بالمعادلة السابقة لتغيير الطاقة الحرة العلاقة التالية:

Eq7

يعد تغيير الطاقة الحرة، بالتالي، مؤشرًا موثوقًا به لعفوية العملية، حيث إنه مرتبط مباشرة بمؤشر العفوية المحدد مسبقًا، ΔSكون.

If ΔSكون > 0, ΔG < 0 فالتفاعل تلقائي.

إذا ΔSكون < 0, ΔG > 0 فالتفاعل غير تلقائي.

إذا ΔSكون = 0, ΔG = 0 فالتفاعل في حالة توازن.

هذا النص مقتبس من Openstax, Chemistry 2e, Chapter 16.4: Free Energy.

Tags

Gibbs Free Energy Second Law Of Thermodynamics Entropy Spontaneity Thermodynamic Function Enthalpy System Surroundings Temperature State Function Gibbs Free Energy Equation Spontaneous Reactions Chemical Potential

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter