Izračunajte Gibbsovu Slobodnu Energiju (ΔG) kako biste odredili spontanost reakcije unosom vrednosti entalpije (ΔH), temperature (T) i entropije (ΔS). Neophodno za hemiju, biohemiju i primene termodinamike.
ΔG = ΔH - TΔS
Gde je ΔG Gibbsova slobodna energija, ΔH je entalpija, T je temperatura, a ΔS je entropija
Gibbsova Slobodna Energija je osnovna termodinamička osobina koja predviđa da li će hemijske reakcije i fizički procesi nastaviti spontano. Ovaj besplatni online Gibbsova Slobodna Energija Kalkulator pomaže naučnicima, inženjerima i studentima da brzo odrede izvodljivost reakcije koristeći proverenu formulu ΔG = ΔH - TΔS.
Nazvana po američkom fizičaru Josiah Willard Gibbs-u, ovaj termodinamički potencijal kombinuje entalpiju (toplotni sadržaj) i entropiju (nered) kako bi pružio jednu vrednost koja ukazuje na to da li će proces teći prirodno bez spoljnog unosa energije. Naš kalkulator pruža trenutne, tačne rezultate za termodinamičke proračune u hemiji, biohemiji, nauci o materijalima i inženjerskim aplikacijama.
Ključne prednosti korišćenja našeg Gibbsova Slobodna Energija Kalkulatora:
Promena Gibbsove Slobodne Energije (ΔG) se izračunava koristeći sledeću jednačinu:
Gde:
Ova jednačina predstavlja ravnotežu između dva osnovna termodinamička faktora:
Znak ΔG pruža ključne informacije o spontanosti reakcije:
Važno je napomenuti da spontanost ne ukazuje nužno na brzinu reakcije—spontana reakcija može se odvijati vrlo sporo bez katalizatora.
Standardna promena Gibbsove Slobodne Energije (ΔG°) odnosi se na promenu energije kada su svi reaktanti i proizvodi u svojim standardnim stanjima (tipično 1 atm pritiska, 1 M koncentracija za rastvore, i često na 298.15 K ili 25°C). Jednačina postaje:
Gde su ΔH° i ΔS° standardne promene entalpije i entropije, redom.
Naš Gibbsova Slobodna Energija Kalkulator je dizajniran za jednostavnost i lakoću korišćenja. Pratite ove korake da izračunate promenu Gibbsove Slobodne Energije za vašu reakciju ili proces:
Unesite Promenu Entalpije (ΔH) u kilodžulima po molu (kJ/mol)
Unesite Temperaturu (T) u Kelvinu
Unesite Promenu Entropije (ΔS) u kilodžulima po molu-Kelvinu (kJ/(mol·K))
Pogledajte Rezultat
Kalkulator vrši sledeće provere na korisničkim unosima:
Ako se otkriju nevažeći unosi, biće prikazana poruka o grešci, a proračun se neće nastaviti dok se ne ispravi.
Hajde da prođemo kroz praktičan primer kako koristiti Gibbsova Slobodna Energija Kalkulator:
Primer: Izračunajte promenu Gibbsove Slobodne Energije za reakciju sa ΔH = -92.4 kJ/mol i ΔS = 0.0987 kJ/(mol·K) na 298 K.
Unesite ΔH = -92.4 kJ/mol
Unesite T = 298 K
Unesite ΔS = 0.0987 kJ/(mol·K)
Kalkulator vrši proračun: 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
Tumačenje: Pošto je ΔG negativno (-121.81 kJ/mol), ova reakcija je spontana na 298 K.
Proračuni Gibbsove Slobodne Energije su ključni u brojnim naučnim i inženjerskim aplikacijama:
Hemijski koriste Gibbsovu Slobodnu Energiju da predviđaju da li će reakcija nastaviti spontano pod datim uslovima. Ovo pomaže u:
U biohemiji i molekularnoj biologiji, Gibbsova Slobodna Energija pomaže u razumevanju:
Naučnici i inženjeri materijala koriste proračune Gibbsove Slobodne Energije za:
Ekološke aplikacije uključuju:
U industrijskim okruženjima, proračuni Gibbsove Slobodne Energije pomažu u optimizaciji:
Iako je Gibbsova Slobodna Energija moćan termodinamički alat, drugi povezani parametri mogu biti prikladniji u određenim situacijama:
Definisana kao A = U - TS (gde je U unutrašnja energija), Helmholtzova Slobodna Energija je prikladnija za sisteme pri konstantnom volumenu nego pri konstantnom pritisku. Posebno je korisna u:
Za procese gde je samo razmena toplote bitna i efekti entropije su zanemarljivi, entalpija (H = U + PV) može biti dovoljna. Ovo se često koristi u:
Kada se fokusiramo isključivo na nered i verovatnoću, entropija sama može biti parametar od interesa, posebno u:
Za sisteme sa promenljivim sastavom, hemijski potencijal (delimična molarna Gibbsova energija) postaje važan u:
Koncept Gibbsove Slobodne Energije ima bogatu istoriju u razvoju termodinamike:
Josiah Willard Gibbs (1839-1903), američki naučnik i matematičar, prvi je uveo koncept u svom revolucionarnom radu "O Ravnoteži Heterogenih Supstanci," objavljenom između 1875. i 1878. Ovaj rad se smatra jednim od najvećih dostignuća u fizičkoj nauci 19. veka, postavljajući temelje hemijske termodinamike.
Gibbs je razvio ovaj termodinamički potencijal dok je pokušavao da razume uslove za ravnotežu u hemijskim sistemima. Prepoznao je da pri konstantnoj temperaturi i pritisku, pravac spontanih promena može biti predviđen jednom funkcijom koja kombinuje efekte entalpije i entropije.
Gibbsov rad je u početku dobio malo pažnje u Sjedinjenim Državama, ali je bio veoma cenjen u Evropi, posebno nakon što je preveden na nemački od strane Wilhelma Ostwalda. Danas je Gibbsova Slobodna Energija osnovni koncept u fizičkoj hemiji, hemijskom inženjerstvu, nauci o materijalima i biohemiji. Sposobnost predviđanja spontanosti reakcije i pozicija ravnoteže korišćenjem proračuna Gibbsove Slobodne Energije omogućila je bezbroj naučnih napredaka i tehnoloških inovacija.
Evo primera kako izračunati Gibbsovu Slobodnu Energiju u raznim programskim jezicima:
1' Excel formula za Gibbsovu Slobodnu Energiju
2=B2-(C2*D2)
3
4' Gde:
5' B2 sadrži promenu entalpije (ΔH) u kJ/mol
6' C2 sadrži temperaturu (T) u Kelvinu
7' D2 sadrži promenu entropije (ΔS) u kJ/(mol·K)
81def calculate_gibbs_free_energy(enthalpy, temperature, entropy):
2 """
3 Izračunajte promenu Gibbsove Slobodne Energije
4
5 Parametri:
6 enthalpy (float): Promena entalpije u kJ/mol
7 temperature (float): Temperatura u Kelvinu
8 entropy (float): Promena entropije u kJ/(mol·K)
9
10 Vraća:
11 float: Promena Gibbsove Slobodne Energije u kJ/mol
12 """
13 gibbs_energy = enthalpy - (temperature * entropy)
14 return gibbs_energy
15
16# Primer korišćenja
17delta_h = -92.4 # kJ/mol
18temp = 298.15 # K
19delta_s = 0.0987 # kJ/(mol·K)
20
21delta_g = calculate_gibbs_free_energy(delta_h, temp, delta_s)
22print(f"Promena Gibbsove Slobodne Energije: {delta_g:.2f} kJ/mol")
23
24# Odredite spontanost
25if delta_g < 0:
26 print("Reakcija je spontana.")
27elif delta_g > 0:
28 print("Reakcija je nespontana.")
29else:
30 print("Reakcija je u ravnoteži.")
311function calculateGibbsFreeEnergy(enthalpy, temperature, entropy) {
2 // Izračunajte promenu Gibbsove Slobodne Energije
3 // enthalpy: kJ/mol
4 // temperature: Kelvin
5 // entropy: kJ/(mol·K)
6
7 const gibbsEnergy = enthalpy - (temperature * entropy);
8 return gibbsEnergy;
9}
10
11// Primer korišćenja
12const deltaH = -92.4; // kJ/mol
13const temp = 298.15; // K
14const deltaS = 0.0987; // kJ/(mol·K)
15
16const deltaG = calculateGibbsFreeEnergy(deltaH, temp, deltaS);
17console.log(`Promena Gibbsove Slobodne Energije: ${deltaG.toFixed(2)} kJ/mol`);
18
19// Odredite spontanost
20if (deltaG < 0) {
21 console.log("Reakcija je spontana.");
22} else if (deltaG > 0) {
23 console.log("Reakcija je nespontana.");
24} else {
25 console.log("Reakcija je u ravnoteži.");
26}
27public class GibbsFreeEnergyCalculator { /** * Izračunajte promenu Gibbsove Slobodne Energije * * @param enthalpy Promena entalpije u kJ/mol * @param temperature Temperatura u Kelvinu * @param entropy Promena entropije u kJ/(mol·K) * @return Promena Gibbsove Slobodne Energije u kJ/mol */ public static double calculateGibbsFreeEnergy(double enthalpy, double temperature, double entropy) { return enthalpy - (temperature * entropy); } public static void main(String[] args) { double deltaH = -92.4; // kJ/mol double temp = 298.15; // K double deltaS = 0.0987; // kJ/(mol·K) double deltaG = calculateGib
Otkrijte više alata koji mogu biti korisni za vaš radni proces