എൻഥൽപി (ΔH), താപനില (T), എന്റ്രോപി (ΔS) മൂല്യങ്ങൾ നൽകുന്നതിലൂടെ പ്രതികരണത്തിന്റെ സ്വാഭാവികത നിർണ്ണയിക്കാൻ ഗിബ്സ് ഫ്രീ എനർജി (ΔG) കണക്കാക്കുക. രാസശാസ്ത്രം, ജീവരാസശാസ്ത്രം, താപഗതിശാസ്ത്രം എന്നിവയ്ക്കായി അത്യാവശ്യമാണ്.
ΔG = ΔH - TΔS
എവിടെ ΔG ഗിബ്സ് ഫ്രീ എനർജിയാണ്, ΔH എൻഥൽപി, T താപനില, ΔS എൻട്രോപി ആണ്
ഗിബ്സ് ഫ്രീ എനർജി ഒരു അടിസ്ഥാന താപഗതിശാസ്ത്ര സ്വത്ത്വമാണ്, ഇത് രാസപ്രവർത്തനങ്ങൾക്കും ശാരീരിക പ്രക്രിയകൾക്കും സ്വാഭാവികമായി സംഭവിക്കുമോ എന്നത് പ്രവചിക്കുന്നു. ഈ സൗജന്യ ഓൺലൈൻ ഗിബ്സ് ഫ്രീ എനർജി കാൽക്കുലേറ്റർ ശാസ്ത്രജ്ഞർ, എഞ്ചിനീയർമാർ, വിദ്യാർത്ഥികൾ എന്നിവരെ തെളിവായ ഫോർമുല ഉപയോഗിച്ച് ΔG = ΔH - TΔS ഉപയോഗിച്ച് പ്രതികരണത്തിന്റെ സാധ്യത എളുപ്പത്തിൽ നിർണ്ണയിക്കാൻ സഹായിക്കുന്നു.
അമേരിക്കൻ ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞൻ ജോസിയാഹ് വിലാർഡ് ഗിബ്സിന്റെ പേരിൽ നാമകരണം ചെയ്ത ഈ താപഗതിശാസ്ത്ര സാധ്യത, ഊർജ്ജം (താപ ഉള്ളടക്കം)യും എന്റ്രോപ്പിയും (അവ്യവസ്ഥ)യും സംയോജിപ്പിച്ച് ഒരു ഏക മൂല്യം നൽകുന്നു, ഇത് ഒരു പ്രക്രിയ എങ്ങനെ സ്വാഭാവികമായി മുന്നോട്ട് പോകുമെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു, പുറം ഊർജ്ജം നൽകാതെ. നമ്മുടെ കാൽക്കുലേറ്റർ രാസശാസ്ത്രം, ബയോക്കെമിസ്ട്രി, വസ്ത്രശാസ്ത്രം, എഞ്ചിനീയറിംഗ് ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ എന്നിവയിൽ താപഗതിശാസ്ത്ര കണക്കുകൾക്കായി തത്സമയം, കൃത്യമായ ഫലങ്ങൾ നൽകുന്നു.
നമ്മുടെ ഗിബ്സ് ഫ്രീ എനർജി കാൽക്കുലേറ്റർ ഉപയോഗിക്കുന്നതിന്റെ പ്രധാന ഗുണങ്ങൾ:
ഗിബ്സ് ഫ്രീ എനർജി മാറ്റം (ΔG) താഴെക്കൊടുത്തിരിക്കുന്ന സമവാക്യത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി കണക്കാക്കുന്നു:
എവിടെ:
ഈ സമവാക്യം രണ്ട് അടിസ്ഥാന താപഗതിശാസ്ത്ര ഘടകങ്ങൾക്കിടയിലെ ബാലൻസ് പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു:
ΔG-യുടെ ചിഹ്നം പ്രതികരണത്തിന്റെ സ്വാഭാവികതയെക്കുറിച്ചുള്ള നിർണായക വിവരങ്ങൾ നൽകുന്നു:
സ്വാഭാവികത പ്രതികരണത്തിന്റെ വേഗതയെ സൂചിപ്പിക്കുന്നില്ല എന്നത് ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടതാണ്—ഒരു സ്വാഭാവിക പ്രതികരണം ഒരു കാറ്റലിസ്റ്റ് ഇല്ലാതെ വളരെ മന്ദഗതിയിലാണ് മുന്നോട്ട് പോകുന്നത്.
സ്റ്റാൻഡേർഡ് ഗിബ്സ് ഫ്രീ എനർജി മാറ്റം (ΔG°) എല്ലാ പ്രതികരണങ്ങൾക്കും ഉൽപ്പന്നങ്ങൾക്കും അവരുടെ സ്റ്റാൻഡേർഡ് അവസ്ഥകളിൽ (സാധാരണയായി 1 atm സമ്മർദ്ദം, 1 M കേന്ദ്രീകൃതത, 298.15 K അല്ലെങ്കിൽ 25°C) ഉണ്ടാകുമ്പോൾ ഉണ്ടാകുന്ന ഊർജ്ജം മാറ്റത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. സമവാക്യം ഇങ്ങനെ മാറുന്നു:
എവിടെ ΔH°യും ΔS°യും സ്റ്റാൻഡേർഡ് ഊർജ്ജവും എന്റ്രോപ്പി മാറ്റങ്ങളും ആണ്, ക്രമമായി.
നമ്മുടെ ഗിബ്സ് ഫ്രീ എനർജി കാൽക്കുലേറ്റർ എളുപ്പവും ഉപയോഗിക്കാൻ എളുപ്പവുമാണ്. നിങ്ങളുടെ പ്രതികരണത്തിനോ പ്രക്രിയയ്ക്കോ ഗിബ്സ് ഫ്രീ എനർജി മാറ്റം കണക്കാക്കാൻ ഈ ഘട്ടങ്ങൾ പിന്തുടരുക:
ഊർജ്ജം മാറ്റം (ΔH) കിലോജൂലുകൾ प्रति മോളിൽ (kJ/mol) നൽകുക
താപനില (T) കൽവിൻ (Kelvin) ൽ നൽകുക
എന്റ്രോപ്പി മാറ്റം (ΔS) കിലോജൂലുകൾ प्रति മോളിൽ-കൽവിൻ (kJ/(mol·K)) ൽ നൽകുക
ഫലം കാണുക
ഉപയോക്തൃ ഇൻപുട്ടുകൾക്ക് കാൽക്കുലേറ്റർ താഴെക്കൊടുത്തിരിക്കുന്ന പരിശോധനകൾ നടത്തുന്നു:
അസാധുവായ ഇൻപുട്ടുകൾ കണ്ടെത്തിയാൽ, ഒരു പിഴവ് സന്ദേശം പ്രദർശിപ്പിക്കും, ശരിയാക്കുന്നതുവരെ കണക്കാക്കൽ മുന്നോട്ട് പോകില്ല.
ഗിബ്സ് ഫ്രീ എനർജി കാൽക്കുലേറ്റർ എങ്ങനെ ഉപയോഗിക്കാമെന്ന് കാണിക്കാൻ ഒരു പ്രായോഗിക ഉദാഹരണം നോക്കാം:
ഉദാഹരണം: ΔH = -92.4 kJ/mol, ΔS = 0.0987 kJ/(mol·K) എന്നതിൽ 298 K ൽ ഒരു പ്രതികരണത്തിനുള്ള ഗിബ്സ് ഫ്രീ എനർജി മാറ്റം കണക്കാക്കുക.
ΔH = -92.4 kJ/mol നൽകുക
T = 298 K നൽകുക
ΔS = 0.0987 kJ/(mol·K) നൽകുക
കാൽക്കുലേറ്റർ കണക്കാക്കൽ നടത്തുന്നു: 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
വ്യാഖ്യാനം: ΔG നെഗറ്റീവ് (-121.81 kJ/mol) ആകയാൽ, ഈ പ്രതികരണം 298 K ൽ സ്വാഭാവികമാണ്.
ഗിബ്സ് ഫ്രീ എനർജി കണക്കുകൾ നിരവധി ശാസ്ത്രവും എഞ്ചിനീയറിംഗ് ആപ്ലിക്കേഷനുകളിലും അനിവാര്യമാണ്:
ഗിബ്സ് ഫ്രീ എനർജി ഉപയോഗിച്ച് ഒരു പ്രതികരണം നൽകിയ സാഹചര്യങ്ങളിൽ സ്വാഭാവികമായി സംഭവിക്കുമോ എന്ന് പ്രവചിക്കുന്നു. ഇത് സഹായിക്കുന്നു:
ബയോക്കെമിസ്ട്രി, മോളിക്യുലർ ബയോളജിയിൽ, ഗിബ്സ് ഫ്രീ എനർജി സഹായിക്കുന്നു:
വസ്ത്രശാസ്ത്രജ്ഞരും എഞ്ചിനീയർമാരും ഗിബ്സ് ഫ്രീ എനർജി കണക്കുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു:
പരിസ്ഥിതി ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ ഉൾപ്പെടുന്നു:
വ്യവസായ സാഹചര്യങ്ങളിൽ, ഗിബ്സ് ഫ്രീ എനർജി കണക്കുകൾ ഓപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യാൻ സഹായിക്കുന്നു:
ഗിബ്സ് ഫ്രീ എനർജി ഒരു ശക്തമായ താപഗതിശാസ്ത്ര ഉപകരണമെങ്കിലും, ചില സാഹചര്യങ്ങളിൽ മറ്റ് ബന്ധപ്പെട്ട പാരാമീറ്ററുകൾ കൂടുതൽ അനുയോജ്യമായിരിക്കാം:
A = U - TS (U ആന്തരിക ഊർജ്ജമാണ്) എന്നതുപോലെ നിർവചിച്ച ഹെൽമോൾട്സ് ഫ്രീ എനർജി സ്ഥിരമായ വോളിയത്തിൽ ഉള്ള സിസ്റ്റങ്ങൾക്കായി കൂടുതൽ അനുയോജ്യമാണ്. ഇത് പ്രത്യേകിച്ച് ഉപയോഗപ്രദമാണ്:
താപ കൈമാറ്റം മാത്രമേ പ്രാധാന്യമുള്ള പ്രക്രിയകൾക്കായി, എന്റ്രോപ്പി ഫലങ്ങൾ അവഗണിക്കപ്പെടുമ്പോൾ, ഊർജ്ജം (H = U + PV) മതിയാകും. ഇത് സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്നു:
അവ്യവസ്ഥയും സാധ്യതയും മാത്രം ശ്രദ്ധിക്കുമ്പോൾ, എന്റ്രോപ്പി മാത്രം ആകാംകൂടി, പ്രത്യേകിച്ച്:
വ്യത്യസ്ത ഘടനകളുള്ള സിസ്റ്റങ്ങൾക്കായി, രാസ സാധ്യത (ഭാഗിക മോളർ ഗിബ്സ് ഊർജ്ജം) ഘടകങ്ങൾക്കിടയിൽ പ്രാധാന്യമർഹിക്കുന്നു:
ഗിബ്സ് ഫ്രീ എനർജിയുടെ ആശയം താപഗതിശാസ്ത്രത്തിന്റെ വികസനത്തിൽ സമ്പന്നമായ ചരിത്രം ഉണ്ട്:
ജോസിയാഹ് വിലാർഡ് ഗിബ്സ് (1839-1903), ഒരു അമേരിക്കൻ ശാസ്ത്രജ്ഞനും ഗണിതശാസ്ത്രജ്ഞനുമാണ്, "ഹെറ്ററോജീനിയസ് സബ്സ്റ്റൻസുകളുടെ സമത്വത്തെക്കുറിച്ച്" എന്ന തന്റെ വിപ്ലവകരമായ പ്രവർത്തനത്തിൽ ഈ ആശയം ആദ്യമായി അവതരിപ്പിച്ചത്, 1875-1878 കാലയളവിൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു. ഈ പ്രവർത്തനം 19-ാം നൂറ്റാണ്ടിലെ ഭൗതിക ശാസ്ത്രത്തിലെ ഏറ്റവും വലിയ നേട്ടങ്ങളിൽ ഒന്നായി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു, രാസതാപഗതിശാസ്ത്രത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനങ്ങൾ സ്ഥാപിക്കുന്നു.
ഗിബ്സ് ഈ താപഗതിശാസ്ത്ര സാധ്യത വികസിപ്പിച്ചത് രാസ സിസ്റ്റങ്ങളിൽ സമത്വത്തിനുള്ള സാഹചര്യങ്ങൾ മനസ്സിലാക്കാൻ ശ്രമിക്കുമ്പോഴാണ്. സ്ഥിരമായ താപനിലയും സമ്മർദ്ദവും ഉള്ളപ്പോൾ, സ്വാഭാവികമായ മാറ്റത്തിന്റെ ദിശ ഒരു ഏക ഫംഗ്ഷൻ ഉപയോഗിച്ച് പ്രവചിക്കാമെന്ന് അദ്ദേഹം തിരിച്ചറിഞ്ഞു, ഇത് ഊർജ്ജവും എന്റ്രോപ്പിയും സംയോജിപ്പിക്കുന്നു.
നിങ്ങളുടെ പ്രവർത്തനത്തിന് ഉപയോഗപ്പെടുന്ന കൂടുതൽ ഉപകരണങ്ങൾ കണ്ടെത്തുക.