Energia Livre vs Energia Livre Padrão
O que é energia livre?
A quantidade de trabalho que um sistema termodinâmico pode realizar é conhecida como energia livre. A energia livre pode ser descrita usando dois termos, energia livre de Helmholtz e energia livre de Gibbs. Em química, quando usamos a palavra “energia livre”, isso significa energia livre de Gibbs. Na física, energia livre refere-se à energia livre de Helmholtz. Ambos os termos estão descritos abaixo.
A segunda lei da termodinâmica está relacionada à entropia e diz: “a entropia do universo aumenta em um processo espontâneo”. A entropia está relacionada à quantidade de calor gerada; essa é a extensão em que a energia foi degradada. Mas, de fato, a quantidade de desordem extra causada por uma dada quantidade de calor q depende da temperatura. Se já estiver muito quente, um pouco de calor extra não cria muito mais desordem, mas se a temperatura estiver muito baixa, a mesma quantidade de calor causará um aumento dramático na desordem. É, portanto, mais apropriado escrever, ds=dq/T
Para analisar a direção da mudança, temos que considerar as mudanças no sistema e no entorno. A seguinte desigualdade de Clausius mostra o que acontece quando a energia térmica é transferida entre o sistema e a vizinhança. (Considere que o sistema está em equilíbrio térmico com o ambiente à temperatura T)
dS – dq/T ≥0.…………(1)
Se o aquecimento for feito a volume constante, podemos escrever a equação acima (1) como segue. Esta equação expressa o critério para que uma reação espontânea ocorra apenas em termos de funções de estado.
dS – dU/T ≥0
A equação pode ser reorganizada para obter a seguinte equação.
TdS ≥dU (Equação 2) e, portanto, pode ser escrito como
dU – TdS ≤0
A expressão acima pode ser simplificada pelo uso do termo energia de Helmholtz, A, que pode ser definido como, A=U-TS
Das equações acima, podemos derivar um critério para uma reação espontânea como dA ≤0. Isso afirma que, uma mudança em um sistema a temperatura e volume constantes é espontânea se dA ≤0. Assim, a mudança é espontânea quando corresponde a uma diminuição na energia de Helmholtz. Portanto, esses sistemas se movem em um caminho espontâneo, para dar um valor A mais baixo.
A energia livre de Gibbs está relacionada com as mudanças que ocorrem a pressão constante. Quando a energia térmica é transferida a pressão constante, há apenas trabalho de expansão; portanto, modificamos e escrevemos a equação 2 como segue.
TdS ≥dH
Esta equação pode ser rearranjada para dar dH-TdS≤0. Com o termo energia livre de Gibbs, G, esta equação pode ser escrita como, G=H-TS
Em temperatura e pressão constantes, as reações químicas são espontâneas no sentido de diminuir a energia livre de Gibbs. Portanto, dG ≤0
O que é Energia Livre Padrão?
Energia livre padrão é a energia livre definida em condições padrão. As condições padrão são temperatura, 298 K; pressão, 1 atm ou 101,3 kPa; e todos os solutos na concentração de 1 M. A energia livre padrão é indicada como Go.
Qual é a diferença entre Energia Livre e Energia Livre Padrão?
• Em química, energia livre é referida como energia livre de Gibbs. Está relacionado com as mudanças que acontecem a uma pressão constante. A energia livre padrão é a energia livre definida nas condições padrão.
• Portanto, a energia livre padrão é fornecida a 298K de temperatura e 1 atm de pressão, mas o valor de energia livre pode mudar dependendo da temperatura e pressão.
