પ્રતિક્રિયા સ્વાભાવિકતા નિર્ધારિત કરવા માટે ગિબ્સ ફ્રી એનર્જી (ΔG) ગણો, એન્થાલ્પી (ΔH), તાપમાન (T), અને એન્ટ્રોપી (ΔS) મૂલ્યો દાખલ કરીને. રસાયણશાસ્ત્ર, બાયોકેમિસ્ટ્રી, અને થર્મોડાયનામિક્સ એપ્લિકેશન્સ માટે આવશ્યક.
ΔG = ΔH - TΔS
જ્યાં ΔG ગિબ્સ મફત ઊર્જા છે, ΔH એ એન્થલ્પી છે, T તાપમાન છે, અને ΔS એ એન્ટ્રોપી છે
ગિબ્સ ફ્રી એનર્જી એ એક મૂળભૂત થર્મોડાયનેમિક ગુણધર્મ છે જે ભણાવે છે કે કેમિકલ પ્રતિક્રિયાઓ અને શારીરિક પ્રક્રિયાઓ સ્વાભાવિક રીતે થશે કે નહીં. આ મફત ઓનલાઇન ગિબ્સ ફ્રી એનર્જી કેલ્ક્યુલેટર વૈજ્ઞાનિકો, ઇજનેરો અને વિદ્યાર્થીઓને પ્રતિક્રિયા શક્યતા ઝડપથી નિર્ધારિત કરવામાં મદદ કરે છે, જેની સાબિત ફોર્મ્યુલા ΔG = ΔH - TΔS છે.
અમેરિકન ભૌતિકશાસ્ત્રી જોઝિયા વિલાર્ડ ગિબ્સના નામે નામિત, આ થર્મોડાયનેમિક પોટેન્શિયલ એનથલ્પી (તાપમાન સામગ્રી) અને એન્ટ્રોપી (અવ્યવસ્થા)ને જોડે છે જેથી એક જ મૂલ્ય પ્રદાન કરે છે જે દર્શાવે છે કે પ્રક્રિયા બહારની ઊર્જા પ્રવેશ વિના કુદરતી રીતે આગળ વધશે કે નહીં. અમારી કેલ્ક્યુલેટર તાત્કાલિક, ચોકસાઈથી પરિણામો આપે છે જે રાસાયણિક, બાયોકેમિસ્ટ્રી, સામગ્રી વિજ્ઞાન અને ઇજનેરી એપ્લિકેશન્સમાં થર્મોડાયનેમિક ગણનાઓ માટે છે.
અમારા ગિબ્સ ફ્રી એનર્જી કેલ્ક્યુલેટરનો ઉપયોગ કરવાનો મુખ્ય લાભ:
ગિબ્સ ફ્રી એનર્જી બદલાવ (ΔG) નીચેની સમીકરણનો ઉપયોગ કરીને ગણવામાં આવે છે:
જ્યાં:
આ સમીકરણ બે મૂળભૂત થર્મોડાયનેમિક તત્વો વચ્ચેના સંતુલનને દર્શાવે છે:
ΔG નો ચિહ્ન પ્રતિક્રિયા સ્વાભાવિકતા વિશે મહત્વપૂર્ણ માહિતી પ્રદાન કરે છે:
આ નોંધવું મહત્વપૂર્ણ છે કે સ્વાભાવિકતા પ્રતિક્રિયા ઝડપને અનિવાર્ય રીતે દર્શાવતી નથી—એક સ્વાભાવિક પ્રતિક્રિયા હજુ પણ કૅટાલિસ્ટ વિના ખૂબ ધીમે આગળ વધે છે.
સ્ટાન્ડર્ડ ગિબ્સ ફ્રી એનર્જી બદલાવ (ΔG°) એ એનર્જી બદલાવને દર્શાવે છે જ્યારે તમામ પ્રતિસાદક અને ઉત્પાદન તેમના સ્ટાન્ડર્ડ રાજ્યમાં હોય છે (સામાન્ય રીતે 1 atm દબાણ, 1 M સંકેત માટે ઉકેલો, અને ઘણીવાર 298.15 K અથવા 25°C પર). સમીકરણ બની જાય છે:
જ્યાં ΔH° અને ΔS° અનુક્રમણિકા એનથલ્પી અને એન્ટ્રોપી બદલાવ છે, અનુક્રમણિકા.
અમારો ગિબ્સ ફ્રી એનર્જી કેલ્ક્યુલેટર સરળતા અને ઉપયોગમાં સરળતાના માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યો છે. તમારા પ્રતિક્રિયા અથવા પ્રક્રિયા માટે ગિબ્સ ફ્રી એનર્જી બદલાવ ગણવા માટે આ પગલાં અનુસરો:
એનથલ્પી બદલાવ (ΔH) કિલોજૂલ પ્રતિ મોલ (kJ/mol) માં દાખલ કરો
તાપમાન (T) કિલ્વિનમાં દાખલ કરો
એન્ટ્રોપી બદલાવ (ΔS) કિલોજૂલ પ્રતિ મોલ-કેલ્વિન (kJ/(mol·K)) માં દાખલ કરો
પરિણામ જુઓ
કેલ્ક્યુલેટર વપરાશકર્તા ઇનપુટ પર નીચેની ચકાસણીઓ કરે છે:
જો અમાન્ય ઇનપુટ શોધવામાં આવે છે, તો એક ભૂલ સંદેશા દર્શાવવામાં આવશે, અને સુધાર્યા સુધી ગણના આગળ વધશે નહીં.
ચાલો ગિબ્સ ફ્રી એનર્જી કેલ્ક્યુલેટરનો ઉપયોગ કેવી રીતે કરવો તે દર્શાવવા માટે એક વ્યાવહારિક ઉદાહરણ પર ચાલીએ:
ઉદાહરણ: ΔH = -92.4 kJ/mol અને ΔS = 0.0987 kJ/(mol·K) પર 298 K પર એક પ્રતિક્રિયા માટે ગિબ્સ ફ્રી એનર્જી બદલાવ ગણવો.
ΔH = -92.4 kJ/mol દાખલ કરો
T = 298 K દાખલ કરો
ΔS = 0.0987 kJ/(mol·K) દાખલ કરો
કેલ્ક્યુલેટર ગણના કરે છે: ΔG = ΔH - TΔS ΔG = -92.4 kJ/mol - (298 K × 0.0987 kJ/(mol·K)) ΔG = -92.4 kJ/mol - 29.41 kJ/mol ΔG = -121.81 kJ/mol
વ્યાખ્યા: કારણ કે ΔG નકારાત્મક છે (-121.81 kJ/mol), આ પ્રતિક્રિયા 298 K પર સ્વાભાવિક છે.
ગિબ્સ ફ્રી એનર્જી ગણનાઓ અનેક વૈજ્ઞાનિક અને ઇજનેરી એપ્લિકેશન્સમાં મહત્વપૂર્ણ છે:
રાસાયણિકો ગિબ્સ ફ્રી એનર્જીનો ઉપયોગ કરે છે કે પ્રતિક્રિયા આપેલ શરતો હેઠળ સ્વાભાવિક રીતે થશે કે નહીં તે ભવિષ્યવાણી કરવા માટે. આમાં મદદ કરે છે:
બાયોકેમિસ્ટ્રી અને અણુ બાયોલોજીમાં, ગિબ્સ ફ્રી એનર્જી સમજવામાં મદદ કરે છે:
સામગ્રી વૈજ્ઞાનિકો અને ઇજનેરો ગિબ્સ ફ્રી એનર્જી ગણનાઓનો ઉપયોગ કરે છે:
પર્યાવરણના ઉપયોગોમાં સમાવેશ થાય છે:
ઔદ્યોગિક સેટિંગમાં, ગિબ્સ ફ્રી એનર્જી ગણનાઓને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવામાં મદદ કરે છે:
જ્યારે ગિબ્સ ફ્રી એનર્જી એક શક્તિશાળી થર્મોડાયનેમિક સાધન છે, ત્યારે કેટલાક સંબંધિત પેરામીટર્સ ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓમાં વધુ યોગ્ય હોઈ શકે છે:
A = U - TS (જ્યાં U આંતરિક ઊર્જા છે) તરીકે વ્યાખ્યાયિત, હેલ્મહોલ્ટ્ઝ ફ્રી એનર્જી સતત વોલ્યુમ પર સિસ્ટમો માટે વધુ યોગ્ય છે, સતત દબાણની જગ્યાએ. આ ખાસ કરીને ઉપયોગી છે:
પ્રક્રિયાઓ માટે જ્યાં ફક્ત તાપમાન વિનિમય મહત્વપૂર્ણ છે અને એન્ટ્રોપી અસર અવગણનીય છે, એનથલ્પી (H = U + PV) પૂરતું હોઈ શકે છે. આનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે થાય છે:
જ્યારે ફક્ત અવ્યવસ્થા અને સંભાવનામાં ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવામાં આવે છે, ત્યારે એન્ટ્રોપી એકલ રીતે રસપ્રદ પેરામીટર હોઈ શકે છે, ખાસ કરીને:
જ્યારે સંયોજનમાં ફેરફાર થાય છે, ત્યારે રાસાયણિક સંભાવના (ભાગીય મોલર ગિબ્સ એનર્જી) મહત્વપૂર્ણ બની જાય છે:
ગિબ્સ ફ્રી એનર્જીનો વિચાર થર્મોડાયનેમિક્સના વિકાસમાં સમૃદ્ધ ઇતિહાસ ધરાવે છે:
જોઝિયા વિલાર્ડ ગિબ્સ (1839-1903), એક અમેરિકન વૈજ્ઞાનિક અને ગણિતજ્ઞ, પ્રથમ આ વિચારને તેમના ક્રાંતિકારી કાર્ય "હેટરોજિનિયસ પદાર્થોના સમતોલન પર" રજૂ કર્યો, જે 1875 અને 1878 વચ્ચે પ્રકાશિત થયું. આ કાર્ય 19મી સદીના ભૌતિક વિજ્ઞાનમાં સૌથી મોટા સિદ્ધિઓમાંનું એક માનવામાં આવે છે, જે રાસાયણિક થર્મોડાયનેમિક્સની પાયાની સ્થાપના કરે છે.
ગિબ્સે આ થર્મોડાયનેમિક પોટેન્શિયલને વિકસિત કર્યું જ્યારે તેમણે રાસાયણિક સિસ્ટમોમાં સમતોલન માટેની શરતોને સમજવા માટે પ્રયત્ન કર્યો. તેમણે ઓળખ્યું કે સતત તાપમાન અને દબાણ પર, સ્વાભાવિક ફેરફારની દિશા એક જ કાર્ય દ્વારા ભવિષ્યવાણી કરી શકાય છે જે એનથલ્પી અને એન્ટ્રોપીના અસરને જોડે છે.
ગિબ્સનું કાર્ય શરૂઆતમાં યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં ઓછું ધ્યાન પામ્યું, પરંતુ યુરોપમાં, ખાસ કરીને વિલ્હેલ્મ ઓસ્ટવાલ્ડ દ્વારા જર્મનમાં અનુવાદિત થયા પછી, તેને ઊંચી માન્યતા મળી. આજે, ગિબ્સ ફ્રી એનર્જી ભૌતિક રાસાયણશાસ્ત્ર, રાસાયણિક ઇજનેરી, સામગ્રી વિજ્ઞાન અને બાયોકેમિસ્ટ્રીમાં એક ખૂણાના વિચાર છે. ગિબ્સ ફ્રી એનર્જી ગણનાઓનો ઉપયોગ કરીને પ્રતિક્રિયા સ્વાભાવિકતા અને સમતોલન સ્થિતિઓની ભવિષ્યવાણી કરવાની ક્ષમતા અનેક વૈજ્ઞાનિક પ્રગતિઓ અને ટેકનોલોજીકલ નવીનતાઓને સક્ષમ બનાવે છે.
અહીં વિવિધ પ્રોગ્રામિંગ ભાષાઓમાં ગ
તમારા વર્કફ્લો માટે ઉપયોગી થવાના વધુ સાધનો શોધો