Diferença Chave – Energia Livre vs Entalpia
Energia livre e entalpia são dois termos termodinâmicos usados para explicar a relação entre energia térmica e reações químicas que ocorrem em um sistema termodinâmico. Energia livre ou energia livre termodinâmica é a quantidade de trabalho que um sistema termodinâmico pode realizar. Em outras palavras, energia livre é a quantidade de energia que está disponível nesse sistema termodinâmico para realizar trabalho termodinâmico. A entalpia, por outro lado, é uma grandeza termodinâmica que representa o conteúdo total de energia em um sistema termodinâmico. A principal diferença entre energia livre e entalpia é que a energia livre fornece a energia total disponível para realizar o trabalho termodinâmico, enquanto a entalpia fornece a energia total de um sistema termodinâmico que pode ser convertida em calor.
O que é Energia Livre?
Energia livre é a quantidade de energia disponível para um sistema termodinâmico realizar trabalho termodinâmico. A energia livre tem as dimensões da energia. O valor da energia livre de um sistema termodinâmico é determinado pelo estado atual do sistema; não pela sua história. Existem dois tipos principais de energia livre frequentemente discutidos na termodinâmica; Energia livre de Helmholtz e energia livre de Gibbs.
Energia Livre de Helmholtz
A energia livre de Helmholtz é a energia que está disponível em um sistema termodinâmico fechado para realizar trabalho termodinâmico a temperatura e volume constantes. Assim, o valor negativo da energia de Helmholtz indica o trabalho máximo que um sistema termodinâmico pode realizar mantendo seu volume constante. Para manter o volume constante, parte do trabalho termodinâmico total é feito como trabalho de fronteira (para manter a fronteira do sistema como está). A equação da energia de Helmholtz é dada abaixo.
A=U – TS
Onde A é a energia livre de Helmholtz, U é a energia interna, T é uma temperatura, que é uma constante e S é a entropia do sistema. A entropia é uma quantidade termodinâmica que representa a indisponibilidade da energia térmica de um sistema para conversão em trabalho mecânico.
Figura 01: Hermann von Helmholtz foi o primeiro a propor o conceito de energia livre de Helmholtz
Energia livre de Gibbs:
A energia livre de Gibbs é a energia que está disponível em um sistema termodinâmico fechado para realizar trabalho termodinâmico a temperatura e pressão constantes. O volume do sistema pode variar. A energia livre é denotada por G. A equação da energia livre de Gibbs é dada abaixo.
G=H – TS
Na equação acima, G é a energia livre de Gibbs, H é a entalpia do sistema, Y é a temperatura, que é uma constante e S é a entropia do sistema.
O que é entalpia?
Entalpia de um sistema é uma quantidade termodinâmica equivalente ao conteúdo total de calor de um sistema. É igual à energia interna do sistema mais o produto da pressão e do volume. Portanto, é uma propriedade termodinâmica de um sistema. A equação da entalpia é dada abaixo.
H=U + PV
Assim, H é a entalpia do sistema, U é a energia interna do sistema, P é a pressão e V é o volume. A entalpia de um sistema é a indicação da capacidade desse sistema de liberar calor (para realizar trabalho não mecânico). A entalpia é denotada pelo símbolo H.
A determinação da entalpia de um sistema permite indicar se uma reação química é exotérmica ou endotérmica. A mudança na entalpia de um sistema pode ser usada para determinar o calor das reações e também para prever se uma reação química é espontânea ou não.
Qual é a relação entre energia livre e entalpia?
A energia livre de Gibbs e a entalpia estão relacionadas através da seguinte equação.
G=H – TS
Na equação acima, G é a energia livre de Gibbs, H é a entalpia do sistema, Y é a temperatura, que é uma constante e S é a entropia do sistema. Tanto G como H têm as mesmas unidades de medida.
Qual é a diferença entre energia livre e entalpia?
Energia Livre vs Entalpia |
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| Energia livre é a quantidade de energia disponível para um sistema termodinâmico realizar trabalho termodinâmico. | Entalpia de um sistema é uma quantidade termodinâmica equivalente ao conteúdo total de calor de um sistema. |
| Conceito | |
| Energia livre fornece a energia total disponível para realizar trabalho termodinâmico. | Entalpia fornece a energia total de um sistema que pode ser convertida em calor. |
| Conversão | |
| Energia livre fornece a energia que pode ser convertida em trabalho mecânico do sistema. | Entalpia fornece a energia que pode ser convertida em trabalho não mecânico do sistema. |
Resumo – Energia Livre vs Entalpia
Energia livre e entalpia de um sistema termodinâmico representam a energia que está disponível em um sistema. A principal diferença entre energia livre e entalpia é que a energia livre fornece a energia total disponível para realizar o trabalho termodinâmico, enquanto a entalpia fornece a energia total de um sistema que pode ser convertida em calor.
