Расчёт свободной энергии Гиббса
Свободная энергия Гиббса — это фундаментальный термодинамический потенциал, отображающий максимальную работу, которую может выполнить система при изотермическом и изобарическом процессах. Она широко используется для предсказания направления химических реакций и их равновесия.
Формула свободной энергии Гиббса
Свободная энергия Гиббса (G) может быть рассчитана с использованием формулы:
[ G = H - TS ]
где:
- (H) — энтальпия системы (общая тепловая энергия),
- (T) — абсолютная температура (Кельвин),
- (S) — энтропия системы (мера хаоса).
Пример расчёта
Допустим, вам нужно рассчитать свободную энергию для реакции при температуре 298 K, где начальная энтальпия и энтропия составляют (100) кДж и (0.2) кДж/К соответственно. Подставляя в формулу, получаем:
[ G = 100 \, \text{kJ} - 298 \, \text{K} \times 0.2 \, \text{kJ/K} = 40.4 \, \text{kJ} ]
Таким образом, при данных условиях, свободная энергия системы составляет 40.4 кДж.
Использование
Свободная энергия Гиббса позволяет предсказывать, спонтанна ли реакция при определённых условиях. Если (\Delta G < 0), реакция проходит спонтанно. Если (\Delta G > 0), она недоступна без введения внешней энергии.
Это важный инструмент в химии и биохимии, с помощью которого возможно оптимизировать химические процессы, определять тепловые эффекты и взаимодействия в системах.
Категория: Химия
Теги: термодинамика, химическая энергия, вычисления