ጊብስ ነፃ ኢነርጂ vs Helmholtz ነፃ ኢነርጂ
አንዳንድ ነገሮች በድንገት ይከሰታሉ፣ሌሎች ደግሞ አያደርጉም። የለውጥ አቅጣጫ የሚወሰነው በሃይል ስርጭት ነው. በድንገት በሚከሰት ለውጥ, ነገሮች ኃይሉ በተዘበራረቀ ሁኔታ ወደተበታተነበት ሁኔታ ያመራሉ. በአጠቃላይ በአጽናፈ ሰማይ ውስጥ ወደ ከፍተኛ የዘፈቀደ እና ትርምስ የሚመራ ከሆነ ለውጥ ድንገተኛ ነው። የግርግር፣ የዘፈቀደነት ወይም የኃይል መበታተን ደረጃ የሚለካው ኢንትሮፒ በሚባለው የስቴት ተግባር ነው። ሁለተኛው የቴርሞዳይናሚክስ ህግ ከኤንትሮፒ ጋር የተያያዘ ነው፣ እና እንዲህ ይላል፡- “የዩኒቨርስ ኢንትሮፒ በድንገተኛ ሂደት ይጨምራል። Entropy ከሚፈጠረው የሙቀት መጠን ጋር የተያያዘ ነው; ጉልበት የተዳከመበት መጠን ነው። እንደ እውነቱ ከሆነ, በተወሰነ የሙቀት መጠን ምክንያት የሚፈጠረው ተጨማሪ እክል q በሙቀት መጠን ይወሰናል. ቀድሞውኑ በጣም ሞቃት ከሆነ, ትንሽ ተጨማሪ ሙቀት ብዙ ተጨማሪ እክል አይፈጥርም, ነገር ግን የሙቀት መጠኑ እጅግ በጣም ዝቅተኛ ከሆነ, ተመሳሳይ መጠን ያለው ሙቀት በከፍተኛ ሁኔታ መታወክን ያመጣል. ስለዚህ፣ ds=dq/T. መፃፍ የበለጠ ተገቢ ነው።
የለውጡን አቅጣጫ ለመተንተን በስርአትም ሆነ በአካባቢው ለውጦችን ግምት ውስጥ ማስገባት አለብን። የሚከተለው የክላውሲየስ አለመመጣጠን የሙቀት ኃይል በስርዓቱ እና በአካባቢው መካከል ሲተላለፍ ምን እንደሚከሰት ያሳያል. (ስርአቱ በሙቀት መጠን ከአካባቢው ጋር በሙቀት መጠን T ላይ እንደሆነ እናስብ)
dS – (dq/T) ≥ 0………………(1)
Helmholtz ነፃ ጉልበት
ማሞቂያው በቋሚ መጠን ከተሰራ፣ ከላይ ያለውን ቀመር (1) እንደሚከተለው እንጽፋለን። ይህ እኩልታ ከስቴት ተግባራት አንፃር ድንገተኛ ምላሽ እንዲሰጥ መስፈርቱን ይገልጻል።
dS – (dU/T) ≥ 0
ሚከተለውን እኩልታ ለማግኘት እኩልታውን እንደገና ማስተካከል ይቻላል።
TdS ≥ dU (ቀመር 2); ስለዚህም dU - TdS ≤ 0 ተብሎ ሊጻፍ ይችላል።
ከላይ ያለው አገላለጽ helmholtz ኢነርጂ 'A' በሚለው ቃል መጠቀም ይቻላል፣ እሱም እንደ፣ሊገለጽ ይችላል።
A=U – TS
ከላይ ካሉት እኩልታዎች፣ ድንገተኛ ምላሽ ለማግኘት እንደ dA≤0 መስፈርት ልናገኝ እንችላለን። ይህ በቋሚ የሙቀት መጠን እና የድምጽ መጠን ላይ የስርዓት ለውጥ ድንገተኛ ነው, dA≤0 ከሆነ. ስለዚህ ለውጥ ከ Helmholtz ጉልበት መቀነስ ጋር ሲዛመድ ድንገተኛ ይሆናል። ስለዚህ እነዚህ ስርዓቶች ዝቅተኛ A እሴት ለመስጠት ድንገተኛ በሆነ መንገድ ይንቀሳቀሳሉ።
ጊብስ ነፃ ሃይል
በእኛ የላቦራቶሪ ኬሚስትሪ ውስጥ ካለው ከሄልምሆትዝ ነፃ ኢነርጂ ይልቅ ለጊብስ ነፃ ሃይል ፍላጎት አለን። የጊብስ ነፃ ሃይል በቋሚ ግፊት ከሚከሰቱ ለውጦች ጋር የተያያዘ ነው። የሙቀት ኃይል በቋሚ ግፊት ሲተላለፍ የማስፋፊያ ሥራ ብቻ ነው; ስለዚህ ቀመርን (2) እንደሚከተለው ማሻሻል እና እንደገና መፃፍ እንችላለን።
TdS ≥ dH
ይህ እኩልታ dH - TdS ≤ 0 ለመስጠት እንደገና ሊደራጅ ይችላል። ጊብስ ነፃ ኢነርጂ 'ጂ' በሚለው ቃል ይህ እኩልታ እንደሊፃፍ ይችላል።
G=H – TS
በቋሚ የሙቀት መጠን እና ግፊት፣ ኬሚካላዊ ግብረመልሶች የጊብስ ነፃ ሃይልን ወደመቀነስ አቅጣጫ ድንገተኛ ናቸው። ስለዚህ፣ dG≤0.
በጊብስ እና በሄልምሆትዝ ነፃ ሃይል መካከል ያለው ልዩነት ምንድነው?
• ጊብስ ነፃ ኢነርጂ በቋሚ ግፊት ይገለጻል፣ እና Helmholtz ነፃ ሃይል በቋሚ መጠን ይገለጻል።
• ከሄልምሆትዝ ነፃ ኢነርጂ ይልቅ በጊብስ ነፃ ሃይል በቤተ ሙከራ ደረጃ የበለጠ ፍላጎት አለን ምክንያቱም እነሱ በቋሚ ግፊት ስለሚከሰቱ።
• በቋሚ የሙቀት መጠን እና ግፊት፣ ኬሚካላዊ ምላሾች የጊብስ ነፃ ሃይልን ወደመቀነስ አቅጣጫ ድንገተኛ ናቸው። በአንጻሩ፣ በቋሚ የሙቀት መጠን እና መጠን፣ ምላሾች ድንገተኛ የሄልማሆልትስ ነፃ ኃይልን ወደ መቀነስ አቅጣጫ ናቸው።
