Diferencia clave: energía libre frente a entalpía
La energía libre y la entalpía son dos términos termodinámicos que se utilizan para explicar la relación entre la energía térmica y las reacciones químicas que ocurren en un sistema termodinámico. La energía libre o energía libre termodinámica es la cantidad de trabajo que puede realizar un sistema termodinámico. En otras palabras, la energía libre es la cantidad de energía que está disponible en ese sistema termodinámico para realizar trabajo termodinámico. La entalpía, por otro lado, es una cantidad termodinámica que representa el contenido total de energía en un sistema termodinámico. La diferencia clave entre la energía libre y la entalpía es que la energía libre proporciona la energía total disponible para realizar el trabajo termodinámico, mientras que la entalpía proporciona la energía total de un sistema termodinámico que se puede convertir en calor.
CONTENIDO
1. Descripción general y diferencia clave
2. Qué es la energía libre
3. Qué es la entalpía
4. Relación entre la energía libre y la entalpía
5. Comparación lado a lado - Energía libre frente a entalpía en forma tabular
6. Resumen
¿Qué es la energía libre?
La energía libre es la cantidad de energía disponible para que un sistema termodinámico realice un trabajo termodinámico. La energía libre tiene las dimensiones de la energía. El valor de la energía libre de un sistema termodinámico está determinado por el estado actual del sistema; no por su historia. Hay dos tipos principales de energía libre que a menudo se analizan en termodinámica; Energía libre de Helmholtz y energía libre de Gibbs.
Energía libre de Helmholtz
La energía libre de Helmholtz es la energía que está disponible en un sistema termodinámico cerrado para realizar un trabajo termodinámico a temperatura y volumen constantes. Por tanto, el valor negativo de la energía de Helmholtz indica el trabajo máximo que un sistema termodinámico puede realizar manteniendo constante su volumen. Para mantener el volumen constante, parte del trabajo termodinámico total se realiza como trabajo de contorno (para mantener el límite del sistema como está). La ecuación de la energía de Helmholtz se da a continuación.
A = U - TS
Donde A es la energía libre de Helmholtz, U es la energía interna, T es una temperatura, que es una constante y S es la entropía del sistema. La entropía es una cantidad termodinámica que representa la indisponibilidad de la energía térmica de un sistema para su conversión en trabajo mecánico.
Figura 01: Hermann von Helmholtz fue el primero en proponer el concepto de energía libre de Helmholtz
Energía libre de Gibbs:
La energía libre de Gibbs es la energía que está disponible en un sistema termodinámico cerrado para realizar un trabajo termodinámico a temperatura y presión constantes. El volumen del sistema puede variar. La energía libre se indica con G. La ecuación de la energía libre de Gibbs se muestra a continuación.
G = H - TS
En la ecuación anterior, G es la energía libre de Gibbs, H es la entalpía del sistema, Y es la temperatura, que es una constante y S es la entropía del sistema.
¿Qué es la entalpía?
La entalpía de un sistema es una cantidad termodinámica equivalente al contenido de calor total de un sistema. Es igual a la energía interna del sistema más el producto de la presión y el volumen. Por tanto, es una propiedad termodinámica de un sistema. La ecuación de entalpía se da a continuación.
H = U + PV
En consecuencia, H es la entalpía del sistema, U es la energía interna del sistema, P es la presión y V es el volumen. La entalpía de un sistema es la indicación de la capacidad de ese sistema para liberar calor (para realizar un trabajo no mecánico). La entalpía se denota con el símbolo H.
La determinación de la entalpía de un sistema nos permite indicar si una reacción química es exotérmica o endotérmica. El cambio de entalpía de un sistema se puede utilizar para determinar el calor de las reacciones y también para predecir si una reacción química es espontánea o no espontánea.
¿Cuál es la relación entre energía libre y entalpía?
La energía libre de Gibbs y la entalpía se relacionan mediante la siguiente ecuación.
G = H - TS
En la ecuación anterior, G es la energía libre de Gibbs, H es la entalpía del sistema, Y es la temperatura, que es una constante y S es la entropía del sistema. Tanto G como H tienen las mismas unidades de medida.
¿Cuál es la diferencia entre energía libre y entalpía?
Energía libre vs entalpía |
|
| La energía libre es la cantidad de energía disponible para que un sistema termodinámico realice un trabajo termodinámico. | La entalpía de un sistema es una cantidad termodinámica equivalente al contenido de calor total de un sistema. |
| Concepto | |
| La energía libre da la energía total disponible para realizar el trabajo termodinámico. | La entalpía proporciona la energía total de un sistema que se puede convertir en calor. |
| Conversión | |
| La energía libre proporciona la energía que se puede convertir en trabajo mecánico del sistema. | La entalpía proporciona la energía que se puede convertir en trabajo no mecánico del sistema. |
Resumen - Energía libre vs entalpía
La energía libre y la entalpía de un sistema termodinámico representan la energía que está disponible en un sistema. La diferencia clave entre la energía libre y la entalpía es que la energía libre proporciona la energía total disponible para realizar el trabajo termodinámico, mientras que la entalpía proporciona la energía total de un sistema que se puede convertir en calor.
