ಗಿಬ್ಸ್ ಉಚಿತ ಶಕ್ತಿ ಕ್ಯಾಲ್ಕುಲೇಟರ್: ನಿಖರವಾಗಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಸ್ವಾಭಾವಿಕತೆಯನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಿ

ಗಿಬ್ಸ್ ಉಚಿತ ಶಕ್ತಿ ಏನು?

ಗಿಬ್ಸ್ ಉಚಿತ ಶಕ್ತಿ ಎಂಬುದು ರಾಸಾಯನಿಕ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳು ಮತ್ತು ಭೌತಿಕ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳು ಸ್ವಾಭಾವಿಕವಾಗಿ ನಡೆಯುತ್ತವೆ ಅಥವಾ ಇಲ್ಲವೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಊಹಿಸಲು ಬಳಸುವ ಮೂಲಭೂತ ತಾಪಮಾನಶಾಸ್ತ್ರದ ಗುಣಲಕ್ಷಣವಾಗಿದೆ. ಈ ಉಚಿತ ಆನ್‌ಲೈನ್ ಗಿಬ್ಸ್ ಉಚಿತ ಶಕ್ತಿ ಕ್ಯಾಲ್ಕುಲೇಟರ್ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು, ಎಂಜಿನಿಯರ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ವಿದ್ಯಾರ್ಥಿಗಳಿಗೆ ಪ್ರಮಾಣಿತ ಸೂತ್ರ ΔG = ΔH - TΔS ಅನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯ ಸಾಧ್ಯತೆಯನ್ನು ಶೀಘ್ರವಾಗಿ ನಿರ್ಧರಿಸಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

ಅಮೆರಿಕದ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞ ಜೋಶಿಯಾ ವಿಲ್ಲಾರ್ಡ್ ಗಿಬ್ಸ್ ಅವರ ಹೆಸರಿನಲ್ಲಿ ಹೆಸರಿಡಲಾಗಿದೆ, ಈ ತಾಪಮಾನಶಾಸ್ತ್ರದ ಶಕ್ತಿಯು ಎಂಟಾಲ್ಪಿ (ಹೀಟ್ ವಿಷಯ) ಮತ್ತು ಎಂಟ್ರೋಪಿ (ಅಕ್ರಮ) ಅನ್ನು ಸಂಯೋಜಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಹೊರಗಿನ ಶಕ್ತಿ ನಿಖರವಾಗಿ ನಡೆಯುತ್ತದೆಯೇ ಎಂಬುದನ್ನು ಸೂಚಿಸುವ ಏಕಕೋನ ಮೌಲ್ಯವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ. ನಮ್ಮ ಕ್ಯಾಲ್ಕುಲೇಟರ್ ರಾಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರ, ಜೀವರಾಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರ, ವಸ್ತು ವಿಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ಅನ್ವಯಗಳಲ್ಲಿ ತಾಪಮಾನಶಾಸ್ತ್ರದ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರಗಳಿಗೆ ತಕ್ಷಣ, ನಿಖರವಾದ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ.

ನಮ್ಮ ಗಿಬ್ಸ್ ಉಚಿತ ಶಕ್ತಿ ಕ್ಯಾಲ್ಕುಲೇಟರ್ ಬಳಸುವ ಪ್ರಮುಖ ಪ್ರಯೋಜನಗಳು:

• ತಕ್ಷಣವೇ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಸ್ವಾಭಾವಿಕತೆಯನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಿ (ಸ್ವಾಭಾವಿಕ vs ಅಸ್ವಾಭಾವಿಕ)
• ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಮತೋಲನ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ಊಹಿಸಿ
• ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ತಾಪಮಾನಗಳು ಮತ್ತು ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ಉತ್ತಮಗೊಳಿಸಿ
• ತಾಪಮಾನಶಾಸ್ತ್ರ ಮತ್ತು ಭೌತಿಕ ರಾಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿ ಸಂಶೋಧನೆಯನ್ನು ಬೆಂಬಲಿಸಿ
• ಹಂತ ಹಂತದ ವಿವರಗಳೊಂದಿಗೆ ಉಚಿತ, ನಿಖರವಾದ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರಗಳು

ಗಿಬ್ಸ್ ಉಚಿತ ಶಕ್ತಿ ಸೂತ್ರ

ಗಿಬ್ಸ್ ಉಚಿತ ಶಕ್ತಿ ಬದಲಾವಣೆ (ΔG) ಅನ್ನು ಕೆಳಗಿನ ಸಮೀಕರಣವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಲಾಗುತ್ತದೆ:

$\Delta G = \Delta H - T\Delta S$

ಇಲ್ಲಿ:

• ΔG = ಗಿಬ್ಸ್ ಉಚಿತ ಶಕ್ತಿ ಬದಲಾವಣೆ (kJ/mol)
• ΔH = ಎಂಟಾಲ್ಪಿ ಬದಲಾವಣೆ (kJ/mol)
• T = ತಾಪಮಾನ (ಕೆಲ್ವಿನ್)
• ΔS = ಎಂಟ್ರೋಪಿ ಬದಲಾವಣೆ (kJ/(mol·K))

ಈ ಸಮೀಕರಣವು ಎರಡು ಮೂಲಭೂತ ತಾಪಮಾನಶಾಸ್ತ್ರದ ಅಂಶಗಳ ನಡುವಿನ ಸಮತೋಲನವನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ:

1. ಎಂಟಾಲ್ಪಿ ಬದಲಾವಣೆ (ΔH): ನಿರಂತರ ಒತ್ತಣದಲ್ಲಿ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಉಷ್ಣ ವಿನಿಮಯವನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ
2. ಎಂಟ್ರೋಪಿ ಬದಲಾವಣೆ (ΔS): ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಗುಣಿಸಿದಾಗ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಅಕ್ರಮದಲ್ಲಿ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ

ಫಲಿತಾಂಶಗಳ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನ

ΔG ನ ಚಿಹ್ನೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಸ್ವಾಭಾವಿಕತೆಯ ಬಗ್ಗೆ ಪ್ರಮುಖ ಮಾಹಿತಿಯನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ:

• ΔG < 0 (ಋಣಾತ್ಮಕ): ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ ಸ್ವಾಭಾವಿಕ (ಎಕ್ಸರ್ಗೋನಿಕ್) ಮತ್ತು ಹೊರಗಿನ ಶಕ್ತಿ ನಿಖರವಾಗಿ ನಡೆಯಬಹುದು
• ΔG = 0: ವ್ಯವಸ್ಥೆ ಸಮತೋಲನದಲ್ಲಿದೆ ಮತ್ತು ಯಾವುದೇ ಶ್ರೇಣೀಬದ್ಧ ಬದಲಾವಣೆ ಇಲ್ಲ
• ΔG > 0 (ಧನಾತ್ಮಕ): ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ ಅಸ್ವಾಭಾವಿಕ (ಎಂಡರ್ಗೋನಿಕ್) ಮತ್ತು ಮುಂದುವರಿಯಲು ಶಕ್ತಿ ನಿಖರವಾಗಿ ಅಗತ್ಯವಿದೆ

ಸ್ವಾಭಾವಿಕತೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ವೇಗವನ್ನು ಸೂಚಿಸುವುದಿಲ್ಲ ಎಂಬುದನ್ನು ಗಮನಿಸುವುದು ಮುಖ್ಯ—ಸ್ವಾಭಾವಿಕ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಕ್ಯಾಟಲಿಸ್ಟ್ ಇಲ್ಲದೆ ಬಹಳ ನಿಧಾನವಾಗಿ ನಡೆಯಬಹುದು.

ಪ್ರಮಾಣಿತ ಗಿಬ್ಸ್ ಉಚಿತ ಶಕ್ತಿ

ಪ್ರಮಾಣಿತ ಗಿಬ್ಸ್ ಉಚಿತ ಶಕ್ತಿ ಬದಲಾವಣೆ (ΔG°) ಎಲ್ಲಾ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಕಗಳು ಮತ್ತು ಉತ್ಪನ್ನಗಳು ತಮ್ಮ ಪ್ರಮಾಣಿತ ರಾಜ್ಯಗಳಲ್ಲಿ (ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ 1 atm ಒತ್ತಣ, 1 M ಕ 농ನದ ದ್ರಾವಕಗಳಿಗೆ, ಮತ್ತು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ 298.15 K ಅಥವಾ 25°C) ಇರುವಾಗ ಶಕ್ತಿ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಸಮೀಕರಣವು:

$\Delta G° = \Delta H° - T\Delta S°$

ಇಲ್ಲಿ ΔH° ಮತ್ತು ΔS° ಕ್ರಮವಾಗಿ ಪ್ರಮಾಣಿತ ಎಂಟಾಲ್ಪಿ ಮತ್ತು ಎಂಟ್ರೋಪಿ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತವೆ.

ಈ ಗಿಬ್ಸ್ ಉಚಿತ ಶಕ್ತಿ ಕ್ಯಾಲ್ಕುಲೇಟರ್ ಅನ್ನು ಹೇಗೆ ಬಳಸುವುದು

ನಮ್ಮ ಗಿಬ್ಸ್ ಉಚಿತ ಶಕ್ತಿ ಕ್ಯಾಲ್ಕುಲೇಟರ್ ಸರಳತೆ ಮತ್ತು ಬಳಸಲು ಸುಲಭವಾಗಿರುವಂತೆ ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲಾಗಿದೆ. ನಿಮ್ಮ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಅಥವಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಗಿಬ್ಸ್ ಉಚಿತ ಶಕ್ತಿ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಲು ಈ ಹಂತಗಳನ್ನು ಅನುಸರಿಸಿ:

1. ಎಂಟಾಲ್ಪಿ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು (ΔH) ಕಿಲೋಜೌಲ್ಸ್ ಪ್ರತಿ ಮೋಲ್ (kJ/mol) ನಲ್ಲಿ ನಮೂದಿಸಿ

   • ಈ ಮೌಲ್ಯವು ನಿರಂತರ ಒತ್ತಣದಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಶೋಷಿತ ಅಥವಾ ಬಿಡುಗಡೆಗೊಂಡ ಉಷ್ಣವನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ
   • ಧನಾತ್ಮಕ ಮೌಲ್ಯಗಳು ಎಂಡೋಥರ್ಮಿಕ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತವೆ (ಉಷ್ಣ ಶೋಷಣೆ)
   • ಋಣಾತ್ಮಕ ಮೌಲ್ಯಗಳು ಎಕ್ಸೋಥರ್ಮಿಕ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತವೆ (ಉಷ್ಣ ಬಿಡುಗಡೆ)

2. ತಾಪಮಾನವನ್ನು (T) ಕ್ಯಾಲ್ವಿನ್‌ನಲ್ಲಿ ನಮೂದಿಸಿ

   • ಅಗತ್ಯವಿದ್ದರೆ ಸೆಲ್ಸಿಯಸ್‌ನಿಂದ ಪರಿವರ್ತಿಸಲು ನೆನಪಿಡಿ (K = °C + 273.15)
   • ಪ್ರಮಾಣಿತ ತಾಪಮಾನ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ 298.15 K (25°C) ಆಗಿರುತ್ತದೆ

3. ಎಂಟ್ರೋಪಿ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು (ΔS) ಕಿಲೋಜೌಲ್ಸ್ ಪ್ರತಿ ಮೋಲ್-ಕೆಲ್ವಿನ್ (kJ/(mol·K)) ನಲ್ಲಿ ನಮೂದಿಸಿ

   • ಈ ಮೌಲ್ಯವು ಅಕ್ರಮ ಅಥವಾ ಯಾದೃಚ್ಛಿಕತೆಯಲ್ಲಿ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ
   • ಧನಾತ್ಮಕ ಮೌಲ್ಯಗಳು ಅಕ್ರಮವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತವೆ
   • ಋಣಾತ್ಮಕ ಮೌಲ್ಯಗಳು ಅಕ್ರಮವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತವೆ

4. ಫಲಿತಾಂಶವನ್ನು ನೋಡಿ

   • ಕ್ಯಾಲ್ಕುಲೇಟರ್ ಸ್ವಯಂಚಾಲಿತವಾಗಿ ಗಿಬ್ಸ್ ಉಚಿತ ಶಕ್ತಿ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು (ΔG) ಲೆಕ್ಕಹಾಕುತ್ತದೆ
   • ಫಲಿತಾಂಶವು kJ/mol ನಲ್ಲಿ ಪ್ರದರ್ಶಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ
   • ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ ಸ್ವಾಭಾವಿಕ ಅಥವಾ ಅಸ್ವಾಭಾವಿಕ ಎಂಬುದರ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನವನ್ನು ಒದಗಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ

ಇನ್ಪುಟ್ ಮಾನ್ಯತೆ

ಕ್ಯಾಲ್ಕುಲೇಟರ್ ಬಳಕೆದಾರ ಇನ್ಪುಟ್‌ಗಳ ಮೇಲೆ ಕೆಳಗಿನ ಪರಿಶೀಲನೆಗಳನ್ನು ನಡೆಸುತ್ತದೆ:

• ಎಲ್ಲಾ ಮೌಲ್ಯಗಳು ಸಂಖ್ಯಾತ್ಮಕವಾಗಿರಬೇಕು
• ತಾಪಮಾನವು ಕ್ಯಾಲ್ವಿನ್‌ನಲ್ಲಿ ಮತ್ತು ಧನಾತ್ಮಕವಾಗಿರಬೇಕು (T > 0)
• ಎಂಟಾಲ್ಪಿ ಮತ್ತು ಎಂಟ್ರೋಪಿ ಧನಾತ್ಮಕ, ಋಣಾತ್ಮಕ ಅಥವಾ ಶೂನ್ಯವಾಗಿರಬಹುದು

ಅಮಾನ್ಯ ಇನ್ಪುಟ್‌ಗಳನ್ನು ಗುರುತಿಸಿದರೆ, ದೋಷ ಸಂದೇಶವನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ಸರಿಪಡಿಸುವ ತನಕ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮುಂದುವರಿಯುವುದಿಲ್ಲ.

ಗಿಬ್ಸ್ ಉಚಿತ ಶಕ್ತಿ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಉದಾಹರಣೆ

ಗಿಬ್ಸ್ ಉಚಿತ ಶಕ್ತಿ ಕ್ಯಾಲ್ಕುಲೇಟರ್ ಅನ್ನು ಹೇಗೆ ಬಳಸುವುದು ಎಂಬುದನ್ನು ತೋರಿಸಲು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಉದಾಹರಣೆಯ ಮೂಲಕ ಸಾಗೋಣ:

ಉದಾಹರಣೆ: ΔH = -92.4 kJ/mol ಮತ್ತು ΔS = 0.0987 kJ/(mol·K) ಇರುವ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗೆ ಗಿಬ್ಸ್ ಉಚಿತ ಶಕ್ತಿ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು 298 K ನಲ್ಲಿ ಲೆಕ್ಕಹಾಕಿ.

1. ΔH = -92.4 kJ/mol ಅನ್ನು ನಮೂದಿಸಿ

2. T = 298 K ಅನ್ನು ನಮೂದಿಸಿ

3. ΔS = 0.0987 kJ/(mol·K) ಅನ್ನು ನಮೂದಿಸಿ

4. ಕ್ಯಾಲ್ಕುಲೇಟರ್ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರವನ್ನು ನಡೆಸುತ್ತದೆ: 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

5. ವ್ಯಾಖ್ಯಾನ: ΔG ಋಣಾತ್ಮಕವಾಗಿದೆ (-121.81 kJ/mol), ಈ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ 298 K ನಲ್ಲಿ ಸ್ವಾಭಾವಿಕವಾಗಿದೆ.

ಗಿಬ್ಸ್ ಉಚಿತ ಶಕ್ತಿಯ ವಾಸ್ತವಿಕ ಜಗತ್ತಿನ ಅನ್ವಯಗಳು

ಗಿಬ್ಸ್ ಉಚಿತ ಶಕ್ತಿ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರಗಳು ಅನೇಕ ವೈಜ್ಞಾನಿಕ ಮತ್ತು ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ಅನ್ವಯಗಳಲ್ಲಿ ಅತ್ಯಂತ ಮುಖ್ಯವಾಗಿವೆ:

1. ರಾಸಾಯನಿಕ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಸಾಧ್ಯತೆ

ರಾಸಾಯನಿಕರು ಗಿಬ್ಸ್ ಉಚಿತ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಸ್ವಾಭಾವಿಕವಾಗಿ ನಡೆಯುತ್ತದೆಯೇ ಎಂಬುದನ್ನು ಊಹಿಸುತ್ತಾರೆ. ಇದು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ:

• ಹೊಸ ಸಂಯುಕ್ತಗಳಿಗಾಗಿ ಸಂಶ್ಲೇಷಣಾ ಮಾರ್ಗಗಳನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲು
• ಉತ್ಪಾದನಾ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ಉತ್ತಮಗೊಳಿಸಲು
• ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಯಾಂತ್ರಿಕತೆ ಮತ್ತು ಮಧ್ಯಂತರಗಳನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು
• ಸ್ಪರ್ಧಾತ್ಮಕ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳಲ್ಲಿ ಉತ್ಪನ್ನ ವಿತರಣೆಯನ್ನು ಊಹಿಸಲು

2. ಜೀವರಾಸಾಯನಿಕ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳು

ಜೀವರಾಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರ ಮತ್ತು ಅಣುಜೀವಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿ, ಗಿಬ್ಸ್ ಉಚಿತ ಶಕ್ತಿ ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ:

• ಮೆಟಾಬೋಲಿಕ್ ಮಾರ್ಗಗಳು ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿ ಪರಿವರ್ತನೆಗಳನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು
• ಪ್ರೋಟೀನ್ ಮಡಚಿಕೆ ಮತ್ತು ಸ್ಥಿರತೆ
• ಎಂಜೈಮ್-ಕ್ಯಾಟಲೈಸ್ಡ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳು
• ಕೋಶದ ಮೆಂಬ್ರೇನ್ ಸಾರಿಗೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳು
• ಡಿಎನ್‌ಎ ಮತ್ತು ಆರ್‌ಎನ್‌ಎ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಳು

3. ವಸ್ತು ವಿಜ್ಞಾನ

ವಸ್ತು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಮತ್ತು ಎಂಜಿನಿಯರ್‌ಗಳು ಗಿಬ್ಸ್ ಉಚಿತ ಶಕ್ತಿ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರಗಳನ್ನು ಬಳಸುತ್ತಾರೆ:

• ಹಂತದ ನಕ್ಷೆ ಅಭಿವೃದ್ಧಿ
• ಅಲಾಯ್ ವಿನ್ಯಾಸ ಮತ್ತು ಉತ್ತಮಗೊಳಿಸುವಿಕೆ
• ಕೋರೋಶನ್ ವರ್ತನೆ ಊಹಿಸಲು
• ಘನ-ರಾಜಕೀಯ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು
• ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೊಸ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲು

4. ಪರಿಸರ ವಿಜ್ಞಾನ

ಪರಿಸರ ಅನ್ವಯಗಳು ಒಳಗೊಂಡಿವೆ:

• ಮಾಲಿನ್ಯ ವಹನೆ ಮತ್ತು ಭವಿಷ್ಯದ ಊಹಿಸಲು
• ಭೂರಾಸಾಯನಿಕ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು
• ವಾತಾವರಣದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಮಾದರೀಕರಿಸಲು
• ಪುನಃಸ್ಥಾಪನಾ ತಂತ್ರಗಳನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲು
• ಹವಾಮಾನ ಬದಲಾವಣೆಯ ಯಾಂತ್ರಿಕತೆಗಳನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲು

5. ಕೈಗಾರಿಕಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳು

ಕೈಗಾರಿಕಾ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ, ಗಿಬ್ಸ್ ಉಚಿತ ಶಕ್ತಿ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರಗಳು ಉತ್ತಮಗೊಳಿಸಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತವೆ:

• ರಾಸಾಯನಿಕ ಉತ್ಪಾದನಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳು
• ಪೆಟ್ರೋಲಿಯಂ ಶುದ್ಧೀಕರಣ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಗಳು
• ಔಷಧ ಉತ್ಪಾದನೆ
• ಆಹಾರ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ ತಂತ್ರಗಳು
• ಶಕ್ತಿ ಉತ್ಪಾದನಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು

ಪರ್ಯಾಯಗಳು

ಗಿಬ್ಸ್ ಉಚಿತ ಶಕ್ತಿ ಶಕ್ತಿಯು ಶಕ್ತಿಯ ಶಕ್ತಿಯ ಸಾಧನವಾಗಿದೆ, ಆದರೆ ಕೆಲವು ಸಂದರ್ಭಗಳಲ್ಲಿ ಇತರ ಸಂಬಂಧಿತ ಪ್ಯಾರಾಮೀಟರ್‌ಗಳು ಹೆಚ್ಚು ಸೂಕ್ತವಾಗಿರಬಹುದು:

1. ಹೆಲ್ಮೋಲ್ಜ್ ಉಚಿತ ಶಕ್ತಿ (A ಅಥವಾ F)

A = U - TS (ಅಲ್ಲಿ U ಅಂತರಿಕ ಶಕ್ತಿ) ಎಂದು ವ್ಯಾಖ್ಯಾಸಿತ, ಹೆಲ್ಮೋಲ್ಜ್ ಉಚಿತ ಶಕ್ತಿ ನಿರಂತರ ವಾಲ್ಯೂಮ್‌ನಲ್ಲಿ ಇರುವ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಿಗೆ ಹೆಚ್ಚು ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ. ಇದು ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಉಪಯುಕ್ತವಾಗಿದೆ:

• ಸಂಖ್ಯಾತ್ಮಕ ಯಾಂತ್ರಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿ
• ಘನ-ರಾಜಕೀಯ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿ
• ವಾಲ್ಯೂಮ್ ನಿರ್ಬಂಧಿತ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ

2. ಎಂಟಾಲ್ಪಿ (H)

ಕೆಲವು ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಲ್ಲಿ ಕೇವಲ ಉಷ್ಣ ವಿನಿಮಯವೇ ಮುಖ್ಯವಾಗಿದ್ದರೆ ಮತ್ತು ಎಂಟ್ರೋಪಿ ಪರಿಣಾಮಗಳು ಅಲಭ್ಯವಾಗಿದ್ದರೆ, ಎಂಟಾಲ್ಪಿ (H = U + PV) ಸಾಕು. ಇದು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ:

• ಸರಳ ದಹನ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರಗಳಲ್ಲಿ
• ಉಷ್ಣ ಮತ್ತು ಶೀತಲ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಲ್ಲಿ
• ಕ್ಯಾಲೋರಿ ಪರೀಕ್ಷೆಗಳಲ್ಲಿ

3. ಎಂಟ್ರೋಪಿ (S)

ಅಕ್ರಮ ಮತ್ತು ಸಂಭವನೀಯತೆಯ ಮೇಲೆ ಮಾತ್ರ ಗಮನಹರಿಸುತ್ತಿದ್ದರೆ, ಎಂಟ್ರೋಪಿ ಮಾತ್ರ ಆಸಕ್ತಿಯ ಪ್ಯಾರಾಮೀಟರ್ ಆಗಿರಬಹುದು, ವಿಶೇಷವಾಗಿ:

• ಮಾಹಿತಿಯ ತತ್ವಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿ
• ಸಂಖ್ಯಾತ್ಮಕ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯಲ್ಲಿ
• ನಿರಾವರಣ ಅಧ್ಯಯನಗಳಲ್ಲಿ
• ಉಷ್ಣ ಎಂಜಿನ್ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರಗಳಲ್ಲಿ

4. ರಾಸಾಯನಿಕ ಶಕ್ತಿ (μ)

ವಿವಿಧ ಸಂಯೋಜನೆಯೊಂದಿಗೆ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಿಗೆ, ರಾಸಾಯನಿಕ ಶಕ್ತಿ (ಭಾಗಶ್ರೇಣಾ ಗಿಬ್ಸ್ ಶಕ್ತಿ) ಹಂತ ಸಮತೋಲನದಲ್ಲಿ ಮುಖ್ಯವಾಗುತ್ತದೆ:

• ಹಂತ ಸಮತೋಲನದಲ್ಲಿ
• ದ್ರಾವಣ ರಾಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿ
• ವಿದ್ಯುತ್-ರಾಸಾಯನಿಕ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ
• ಮೆಂಬ್ರೇನ್ ಸಾರಿಗೆ

ಗಿಬ್ಸ್ ಉಚಿತ ಶಕ್ತಿಯ ಇತಿಹಾಸ

ಗಿಬ್ಸ್ ಉಚಿತ ಶಕ್ತಿಯ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯು ತಾಪಮಾನಶಾಸ್ತ್ರದ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯಲ್ಲಿ ಶ್ರೀಮಂತ ಇತಿಹಾಸವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ:

ಮೂಲಗಳು ಮತ್ತು ಅಭಿವೃದ್ಧಿ

ಜೋಶಿಯಾ ವಿಲ್ಲಾರ್ಡ್ ಗಿಬ್ಸ್ (1839-1903), ಅಮೆರಿಕದ ವಿಜ್ಞಾನಿ ಮತ್ತು ಗಣಿತಜ್ಞ, "ಹೆಟೆರೋಜೀನಿಯಸ್ ಪದಾರ್ಥಗಳ ಸಮತೋಲನದ ಕುರಿತು" ಎಂಬ ತನ್ನ ಕ್ರಾಂತಿಕಾರಿ ಕಾರ್ಯದಲ್ಲಿ ಈ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯನ್ನು ಮೊದಲ ಬಾರಿಗೆ ಪರಿಚಯಿಸಿದರು, ಇದು 1875 ಮತ್ತು 1878 ನಡುವೆ ಪ್ರಕಟಿತವಾಗಿದೆ. ಈ ಕಾರ್ಯವು 19ನೇ ಶತಮಾನದಲ್ಲಿ ಭೌತಿಕ ವಿಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಸಾಧನೆಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾಗಿ ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ರಾಸಾಯನಿಕ ತಾಪಮಾನಶಾಸ್ತ್ರದ ಆಧಾರವನ್ನು ಸ್ಥಾಪಿಸುತ್ತದೆ.

ಗಿಬ್ಸ್ ಈ ತಾಪಮಾನಶಾಸ್ತ್ರದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದರು, ಇದು ರಾಸಾಯನಿಕ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ ಸಮತೋಲನದ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು ಪ್ರಯತ್ನಿಸುತ್ತಿದ್ದಾಗ. ಅವರು ನಿರಂತರ ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಒತ್ತಣದಲ್ಲಿ, ಸ್ವಾಭಾವಿಕ ಬದಲಾವಣೆಯ ದಿಕ್ಕನ್ನು ಊಹಿಸಲು ಎಂಟಾಲ್ಪಿ ಮತ್ತು ಎಂಟ್ರೋಪಿ ಪರಿಣಾಮಗಳನ್ನು ಸಂಯೋಜಿಸುವ ಏಕಕೋನ ಕಾರ್ಯವನ್ನು ಗುರುತಿಸಿದರು.

ಪ್ರಮುಖ ಐತಿಹಾಸಿಕ ಮೈಲಿಗಲ್ಲುಗಳು

• 1873: ಗಿಬ್ಸ್ ತಾಪಮಾನಶಾಸ್ತ್ರದ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳ ಕುರಿತು ತನ್ನ ಕಾರ್ಯವನ್ನು ಪ್ರಕಟಿಸಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸುತ್ತಾರೆ
• 1875-1878: "ಹೆಟೆರೋಜೀನಿಯಸ್ ಪದಾರ್ಥಗಳ ಸಮತೋಲನದ ಕುರಿತು" ಎಂಬ ಪುಸ್ತಕವನ್ನು ಪ್ರಕಟಿಸುತ್ತಾರೆ, ಗಿಬ್ಸ್ ಶಕ್ತಿ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯನ್ನು ಪರಿಚಯಿಸುತ್ತಾರೆ
• 1882-1883: ಜರ್ಮನ್ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞ ಹರ್ಮನ್ ವಾನ್ ಹೆಲ್ಮೋಲ್ಜ್ ಸ್ವಾಯತ್ತವಾಗಿ ಸಮಾನ ಸಂಬಂಧಗಳನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುತ್ತಾರೆ
• 1900ರ ಆರಂಭ: ಗಿಲ್ಬರ್ಟ್ ಎನ್. ಲೂಯಿಸ್ ಮತ್ತು ಮರ್ಬಲ್ ರ್ಯಾಂಡಲ್ ರಾಸಾಯನಿಕ ತಾಪಮಾನಶಾಸ್ತ್ರದ ಸಂಕೇತ ಮತ್ತು ಅನ್ವಯಗಳನ್ನು ಪ್ರಮಾಣಿತಗೊಳಿಸುತ್ತಾರೆ
• 1923: ಲೂಯಿಸ್ ಮತ್ತು ರ್ಯಾಂಡಲ್ "ರಾಸಾಯನಿಕ ಪದಾರ್ಥಗಳ ತಾಪಮಾನಶಾಸ್ತ್ರ ಮತ್ತು ಉಚಿತ ಶಕ್ತಿ" ಅನ್ನು ಪ್ರಕಟಿಸುತ್ತಾರೆ, ಇದು ರಾಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿ ಗಿಬ್ಸ್ ಉಚಿತ ಶಕ್ತಿಯ ಬಳಕೆಯನ್ನು ಪ್ರಸಿದ್ಧಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ
• 1933: ಎಡ್ವರ್ಡ್ ಎ. ಗುಗ್ಗೆನ್‌ಹೈಮ್ ಆಧುನಿಕ ಸಂಕೇತ ಮತ್ತು ಶಬ್ದಾವಳಿಯನ್ನು ಪರಿಚಯಿಸುತ್ತಾರೆ
• 20ನೇ ಶತಮಾನದ ಮಧ್ಯಭಾಗ: ಗಿಬ್ಸ್ ಶಕ್ತಿ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಗಳನ್ನು ಸಂಖ್ಯಾತ್ಮಕ ಯಾಂತ್ರಶಾಸ್ತ್ರ ಮತ್ತು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ತತ್ವಶಾಸ್ತ್ರದೊಂದಿಗೆ ಏಕೀಕರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ
• 20ನೇ ಶತಮಾನದ ಕೊನೆಯ ಭಾಗ: ವಾಸ್ತವಿಕ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಿಗಾಗಿ ಸಂಕೀರ್ಣ ಗಿಬ್ಸ್