Energi Gratis vs Energi Bebas Standar
Apa itu energi gratis?
Jumlah pekerjaan yang dapat dilakukan oleh sistem termodinamika dikenal sebagai energi bebas. Energi bebas dapat dijelaskan dengan dua istilah, energi bebas Helmholtz dan energi bebas Gibbs. Dalam kimia, bila kita menggunakan kata “energi bebas” itu berarti energi bebas Gibbs. Dalam fisika, energi bebas mengacu pada energi bebas Helmholtz. Kedua istilah tersebut dijelaskan di bawah ini.
Hukum kedua termodinamika terkait dengan entropi, dan dikatakan, "entropi alam semesta meningkat dalam proses spontan." Entropi terkait dengan jumlah panas yang dihasilkan; sejauh mana energi telah terdegradasi. Namun, pada kenyataannya, jumlah gangguan tambahan yang disebabkan oleh sejumlah q panas tergantung pada suhu. Jika sudah sangat panas, sedikit panas ekstra tidak akan membuat lebih banyak gangguan, tetapi jika suhunya sangat rendah, jumlah panas yang sama akan menyebabkan peningkatan gangguan yang dramatis. Oleh karena itu, lebih tepat untuk menulis,
ds = dq / T
Untuk menganalisis arah perubahan, kita harus mempertimbangkan perubahan baik sistem maupun sekitarnya. Ketidaksamaan Clausius berikut ini menunjukkan apa yang terjadi ketika energi panas ditransfer antara sistem dan sekitarnya. (Pertimbangkan sistem dalam kesetimbangan termal dengan sekitarnya pada suhu T)
dS - dq / T ≥0. ………… (1)
Jika pemanasan dilakukan pada volume konstan, maka persamaan (1) diatas dapat dituliskan sebagai berikut. Persamaan ini menyatakan kriteria untuk reaksi spontan terjadi hanya dalam fungsi keadaan.
dS - dU / T ≥0
Persamaan tersebut dapat diatur ulang untuk mendapatkan persamaan berikut.
TdS ≥dU (Persamaan 2), oleh karena itu dapat ditulis sebagai
dU - TdS ≤0
Ekspresi di atas dapat disederhanakan dengan menggunakan istilah energi Helmholtz, A, yang dapat didefinisikan sebagai, A = U-TS
Dari persamaan di atas, kita dapat memperoleh kriteria untuk reaksi spontan sebagai dA ≤0. Ini menyatakan bahwa, perubahan suatu sistem pada suhu dan volume konstan akan terjadi secara spontan jika dA ≤0. Jadi, perubahan terjadi secara spontan jika dikaitkan dengan penurunan energi Helmholtz. Oleh karena itu, sistem ini bergerak secara spontan, menghasilkan nilai A yang lebih rendah.
Energi bebas gibbs berhubungan dengan perubahan yang terjadi pada tekanan konstan. Ketika energi panas ditransfer pada tekanan konstan, yang ada hanyalah kerja ekspansi; oleh karena itu, kami memodifikasi dan menulis persamaan 2 sebagai berikut.
TdS ≥dH
Persamaan ini dapat diatur ulang untuk menghasilkan dH-TdS≤0. Dengan istilah energi bebas Gibbs, G, persamaan ini dapat ditulis sebagai, G = H-TS
Pada suhu dan tekanan konstan, reaksi kimia terjadi secara spontan dalam arah penurunan energi bebas Gibbs. Oleh karena itu, dG ≤0
Apa itu Standard Free Energy?
Energi bebas standar adalah energi bebas yang ditentukan pada kondisi standar. Kondisi standar adalah suhu, 298 K; tekanan, 1 atm atau 101,3 kPa; dan semua zat terlarut pada konsentrasi 1 M. Energi bebas standar dilambangkan sebagai Go.
Apa perbedaan antara Free Energy dan Standard Free Energy?
• Dalam kimia, energi bebas disebut energi bebas Gibbs. Ini terkait dengan perubahan yang terjadi pada tekanan konstan. Energi bebas standar adalah energi bebas yang ditentukan pada kondisi standar.
• Oleh karena itu, energi bebas standar diberikan pada suhu 298K dan tekanan 1 atm, tetapi nilai energi bebas dapat berubah bergantung pada suhu dan tekanan.
