எந்த எதிர்வினை தன்னிச்சையாக இருக்கிறதென்று தீர்மானிக்க கிப்ஸ் இலவச ஆற்றல் (ΔG) ஐ கணக்கிடுங்கள், эн்தல்பி (ΔH), வெப்பநிலை (T), மற்றும் எண்ட்ரோபி (ΔS) மதிப்புகளை உள்ளிடுங்கள். வேதியியல், உயிர் வேதியியல், மற்றும் தர்மவியல் பயன்பாடுகளுக்கு அவசியம்.
ΔG = ΔH - TΔS
எங்கு ΔG கிப்ஸ் இலவச ஆற்றல், ΔH என்தல்பி, T வெப்பநிலை, மற்றும் ΔS எண்ட்ரோபி
கிப்ஸ் இலவச ஆற்றல் என்பது வேதியியல் எதிர்வினைகள் மற்றும் உடல் செயல்கள் தன்னிச்சையாக நடைபெறும் என்பதை முன்னறிவிக்கின்ற அடிப்படை வெப்பவியல் சொத்து ஆகும். இந்த இலவச ஆன்லைன் கிப்ஸ் இலவச ஆற்றல் கணக்கீட்டாளர் விஞ்ஞானிகள், பொறியாளர்கள் மற்றும் மாணவர்களுக்கு ΔG = ΔH - TΔS என்ற நிரூபிக்கப்பட்ட சூத்திரத்தை பயன்படுத்தி எதிர்வினை சாத்தியத்தை விரைவாக தீர்மானிக்க உதவுகிறது.
அமெரிக்க இயற்பியலாளர் ஜோசியா வில்லார்ட் கிப்ஸின் பெயரில் பெயரிடப்பட்ட இந்த வெப்பவியல் சாத்தியம், வெப்பத்தன்மை (வெப்ப உள்ளடக்கம்) மற்றும் எந்திரோபி (அமைதி) ஆகியவற்றை இணைத்து, ஒரு செயல்முறை வெளிப்புற ஆற்றல் உள்ளீடு இல்லாமல் இயற்கையாக நடைபெறும் என்பதை குறிக்கின்ற ஒரே மதிப்பை வழங்குகிறது. எங்கள் கணக்கீட்டாளர் வேதியியல், உயிரியல் வேதியியல், பொருள் அறிவியல் மற்றும் பொறியியல் பயன்பாடுகளில் வெப்பவியல் கணக்கீடுகளுக்கு உடனடி, துல்லியமான முடிவுகளை வழங்குகிறது.
எங்கள் கிப்ஸ் இலவச ஆற்றல் கணக்கீட்டாளரைப் பயன்படுத்துவதன் முக்கிய நன்மைகள்:
கிப்ஸ் இலவச ஆற்றல் மாற்றம் (ΔG) கீழ்காணும் சமன்பாட்டைப் பயன்படுத்தி கணக்கீடு செய்யப்படுகிறது:
எங்கு:
இந்த சமன்பாடு இரண்டு அடிப்படை வெப்பவியல் காரணிகளுக்கிடையிலான சமநிலையை பிரதிபலிக்கிறது:
ΔG இன் குறியீடு எதிர்வினை தன்னிச்சை தன்மையைப் பற்றிய முக்கிய தகவல்களை வழங்குகிறது:
தன்னிச்சை தன்மை எதிர்வினை வேகம் குறித்த தகவல்களை வழங்காது என்பதை கவனிக்க வேண்டும்—ஒரு தன்னிச்சை எதிர்வினை ஒரு ஊக்கி இல்லாமல் மிகவும் மெதுவாகவும் நடைபெறலாம்.
நிலையான கிப்ஸ் இலவச ஆற்றல் மாற்றம் (ΔG°) என்பது அனைத்து எதிர்வினை மற்றும் தயாரிப்புகள் தங்கள் நிலையான நிலைகளில் (பொதுவாக 1 atm அழுத்தம், 1 M மையம் தீர்வுகளுக்கு, மற்றும் பொதுவாக 298.15 K அல்லது 25°C இல்) இருக்கும் போது ஆற்றல் மாற்றத்தை குறிக்கிறது. சமன்பாடு:
எங்கு ΔH° மற்றும் ΔS° என்பது நிலையான வெப்பத்தன்மை மற்றும் எந்திரோபி மாற்றங்கள் ஆகும்.
எங்கள் கிப்ஸ் இலவச ஆற்றல் கணக்கீட்டாளர் எளிமை மற்றும் பயன்படுத்த எளிதாக வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது. உங்கள் எதிர்வினை அல்லது செயல்முறைக்கான கிப்ஸ் இலவச ஆற்றல் மாற்றத்தை கணக்கீடு செய்ய இந்த படிகளை பின்பற்றவும்:
வெப்பத்தன்மை மாற்றத்தை (ΔH) கிலோஜூல்களில் உள்ள மொலுக்கு (kJ/mol) உள்ளீடு செய்யவும்
வெப்பநிலையை (T) கெல்வினில் உள்ளீடு செய்யவும்
எந்திரோபி மாற்றத்தை (ΔS) கிலோஜூல்களில் உள்ள மொலுக்கு-கெல்வின் (kJ/(mol·K)) உள்ளீடு செய்யவும்
முடிவைப் பாருங்கள்
கணக்கீட்டாளர் பயனர் உள்ளீடுகளில் கீழ்காணும் சரிபார்ப்புகளை செய்கிறது:
தவறான உள்ளீடுகள் கண்டுபிடிக்கப்பட்டால், ஒரு பிழை செய்தி காண்பிக்கப்படும், மற்றும் சரிசெய்யும் வரை கணக்கீடு முன்னேறாது.
கிப்ஸ் இலவச ஆற்றல் கணக்கீட்டாளரை எப்படி பயன்படுத்துவது என்பதை விளக்குவதற்காக ஒரு நடைமுறை எடுத்துக்காட்டை பார்ப்போம்:
எடுத்துக்காட்டு: ΔH = -92.4 kJ/mol மற்றும் ΔS = 0.0987 kJ/(mol·K) உடைய எதிர்வினைக்கான கிப்ஸ் இலவச ஆற்றல் மாற்றத்தை 298 K இல் கணக்கீடு செய்யவும்.
ΔH = -92.4 kJ/mol உள்ளீடு செய்யவும்
T = 298 K உள்ளீடு செய்யவும்
ΔS = 0.0987 kJ/(mol·K) உள்ளீடு செய்யவும்
கணக்கீட்டாளர் கணக்கீட்டை செய்கிறது: 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
விளக்கம்: ΔG எதிர்மறை (-121.81 kJ/mol) ஆக இருப்பதால், இந்த எதிர்வினை 298 K இல் தன்னிச்சையாக உள்ளது.
கிப்ஸ் இலவச ஆற்றல் கணக்கீடுகள் பல்வேறு அறிவியல் மற்றும் பொறியியல் பயன்பாடுகளில் முக்கியமாக உள்ளன:
வேதியியலாளர்கள் கிப்ஸ் இலவச ஆற்றலை பயன்படுத்தி ஒரு எதிர்வினை குறிப்பிட்ட நிலைகளில் தன்னிச்சையாக நடைபெறும் என்பதை முன்னறிவிக்கின்றனர். இது:
உயிரியல் மற்றும் மூலக்கூறு உயிரியல் துறையில், கிப்ஸ் இலவச ஆற்றல் உதவுகிறது:
பொருள் அறிவியலாளர்கள் மற்றும் பொறியாளர்கள் கிப்ஸ் இலவச ஆற்றல் கணக்கீடுகளை பயன்படுத்துகிறார்கள்:
சுற்றுச்சூழல் பயன்பாடுகள்:
தொழில்துறை சூழல்களில், கிப்ஸ் இலவச ஆற்றல் கணக்கீடுகள் மேம்படுத்த உதவுகிறது:
கிப்ஸ் இலவச ஆற்றல் ஒரு சக்திவாய்ந்த வெப்பவியல் கருவியாக இருந்தாலும், சில சூழல்களில் மற்ற தொடர்புடைய அளவீடுகள் அதிகமாக பொருத்தமாக இருக்கலாம்:
A = U - TS (எங்கு U உள்ளீடான ஆற்றல்) என வரையறுக்கப்பட்ட ஹெல்மோல்ட்ஸ் இலவச ஆற்றல், நிலையான அளவுக்கு மாறுபட்ட அமைப்புகளுக்கு அதிகமாக பொருத்தமாக உள்ளது. இது குறிப்பாக பயனுள்ளதாக உள்ளது:
வெப்ப பரிமாற்றம் மட்டுமே முக்கியமாக இருக்கும் செயல்முறைகளுக்கு, எந்திரோபி விளைவுகள் குறைவாக உள்ள போது, வெப்பத்தன்மை (H = U + PV) போதுமானதாக இருக்கலாம். இது பொதுவாக பயன்படுத்தப்படுகிறது:
சீரற்ற தன்மை மற்றும் சாத்தியத்தை மட்டும் கவனிக்கும் போது, எந்திரோபி தனியாக ஆர்வமுள்ள அளவீடாக இருக்கலாம், குறிப்பாக:
மாறுபடும் composition உடைய அமைப்புகளுக்கு, வேதியியல் சாத்தியக்கூறு (பகுதி மொலார் கிப்ஸ் ஆற்றல்) முக்கியமாக மாறுகிறது:
கிப்ஸ் இலவச ஆற்றல் கருத்து வெப்பவியலின் வளர்ச்சியில் ஒரு செழுமையான வரலாற்றைக் கொண்டுள்ளது:
ஜோசியா வில்லார்ட் கிப்ஸ் (1839-1903), ஒரு அமெரிக்க விஞ்ஞானி மற்றும் கணிதவியலாளர், "heterogeneous substances" இன் சமநிலையைப் பற்றிய தனது முக்கியமான வேலை "On the Equilibrium of Heterogeneous Substances" என்ற தலைப்பில் 1875 மற்றும் 1878 இடையே அறிமுகப்படுத்தினார். இந்த வேலை 19வது நூற்றாண்டின் இயற்பியல் அறிவியலில் மிகச் சிறந்த சாதனைகளில் ஒன்றாகக் கருதப்படுகிறது, வேதியியல் வெப்பவியலின் அடித்தளத்தை நிறுவுகிறது.
கிப்ஸ் இந்த வெப்பவியல் சாத்தியத்தை உருவாக்கியதன் மூலம், வேதியியல் அமைப்புகளில் சமநிலைக்கு தேவையான நிலைகளைப் புரிந்துகொள்ள முயன்றார். நிலையான வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தத்தில், தன்னிச்சையான மாற்றத்தின் திசையை ஒரு தனி செயல்பாட்டால் முன்னறிவிக்க முடியும் என்பதை அவர் உணர்ந்தார், இது வெப்பத்தன்மை மற்றும் எந்திரோபி விளைவுகளை இணைத்தது.
கிப்ஸின் வேலை ஆரம்பத்தில் அமெரிக்காவில் குறைவான கவனத்தை பெற்றது, ஆனால் ஜெர்மனியில், குறிப்பாக வில்ஹெல்ம் ஓஸ்ட்வால்டால் மொழிபெயர்க்கப்பட்ட பிறகு, மிகுந்த மதிப்பீடு பெற்றது. இன்று, கிப்ஸ் இலவச ஆற்றல் என்பது உடல் வேதியியல், வேதியியல் பொறியியல், பொருள் அறிவியல் மற்றும் உயிரியல் வேதியியல் ஆகியவற்றில் அடிப்படை கருத்தாக உள்ளது. கிப்ஸ் இலவச ஆற்றல் கணக்கீடுகளைப் பயன்படுத்தி எதிர்வினை தன்னிச்சை தன்மையை மற்றும் சமநிலையை முன்னறிவிக்க முடியும் என்பதன் மூலம் எண்ணற்ற அறிவியல் முன்னேற்றங்கள் மற்றும் தொழில்நுட்ப புதுமைகள் நிகழ்ந்துள்ளன.
இவ்வாறு கிப்ஸ் இலவச ஆற்றலை பல்வேறு நிரலாக்க மொழிகளில் கணக்கீடு செய்வதற்கான எடுத்துக்காட்டுகள்:
' கிப்ஸ் இலவச ஆற்றலுக்கான எக்செல் சூத்திரம் =B2-(C2*D2
உங்கள் பணிப்பாக்கிலுக்கு பயனுள்ள மேலும் பயனுள்ள கருவிகளைக் கண்டறியவும்