Différence clé - Énergie libre vs Enthalpie
L'énergie libre et l'enthalpie sont deux termes thermodynamiques utilisés pour expliquer la relation entre l'énergie thermique et les réactions chimiques qui se produisent dans un système thermodynamique. L'énergie libre ou l'énergie libre thermodynamique est la quantité de travail qu'un système thermodynamique peut effectuer. En d'autres termes, l'énergie libre est la quantité d'énergie disponible dans ce système thermodynamique pour effectuer un travail thermodynamique. L'enthalpie, quant à elle, est une grandeur thermodynamique qui représente le contenu énergétique total d'un système thermodynamique. le différence clé entre l'énergie libre et l'enthalpie est que l'énergie libre donne l'énergie totale disponible pour effectuer un travail thermodynamique tandis que l'enthalpie donne l'énergie totale d'un système thermodynamique qui peut être convertie en chaleur.
Qu'est-ce que l'énergie libre ?
L'énergie libre est la quantité d'énergie disponible pour qu'un système thermodynamique effectue un travail thermodynamique. L'énergie libre a les dimensions de l'énergie. La valeur de l'énergie libre d'un système thermodynamique est déterminée par l'état actuel du système; pas par son histoire. Il existe deux principaux types d'énergie libre souvent discutés en thermodynamique; Énergie libre de Helmholtz et énergie libre de Gibbs.
Helmholtz Free Energy
L'énergie libre de Helmholtz est l'énergie disponible dans un système thermodynamique fermé pour effectuer un travail thermodynamique à température et volume constants. Par conséquent, la valeur négative de l'énergie de Helmholtz indique le travail maximal qu'un système thermodynamique peut effectuer en maintenant son volume constant. Afin de maintenir le volume constant, une partie du travail thermodynamique total est effectuée en tant que travail de frontière (pour maintenir la frontière du système telle qu'elle est). L'équation de l'énergie de Helmholtz est donnée ci-dessous.
A=U – TS
Où A est l'énergie libre de Helmholtz, U est l'énergie interne, T est une température, qui est une constante et S est l'entropie du système. L'entropie est une grandeur thermodynamique représentant l'indisponibilité de l'énergie thermique d'un système pour la conversion en travail mécanique.
Figure 01: Hermann von Helmholtz a été le premier à proposer le concept d'énergie libre de Helmholtz
Gibbs Free Energy:
L'énergie libre de Gibbs est l'énergie disponible dans un système thermodynamique fermé pour effectuer un travail thermodynamique à température et pression constantes. Le volume du système peut varier. L'énergie libre est notée G. L'équation de l'énergie libre de Gibbs est donnée ci-dessous.
G=H – TS
Dans l'équation ci-dessus, G est l'énergie libre de Gibbs, H est l'enthalpie du système, Y est la température, qui est une constante et S est l'entropie du système.
Qu'est-ce que l'enthalpie ?
L'enthalpie d'un système est une quantité thermodynamique équivalente au contenu calorifique total d'un système. Elle est égale à l'énergie interne du système plus le produit de la pression et du volume. C'est donc une propriété thermodynamique d'un système. L'équation de l'enthalpie est donnée ci-dessous.
H=U + PV
En conséquence, H est l'enthalpie du système, U est l'énergie interne du système, P est la pression et V est le volume. L'enthalpie d'un système est l'indication de la capacité de ce système à dégager de la chaleur (pour effectuer un travail non mécanique). L'enthalpie est désignée par le symbole H.
Déterminer l'enthalpie d'un système nous permet d'indiquer si une réaction chimique est exothermique ou endothermique. Le changement d'enthalpie d'un système peut être utilisé pour déterminer la chaleur des réactions et également pour prédire si une réaction chimique est spontanée ou non.
Quelle est la relation entre l'énergie libre et l'enthalpie ?
L'énergie libre et l'enthalpie de Gibbs sont liées par l'équation suivante.
G=H – TS
Dans l'équation ci-dessus, G est l'énergie libre de Gibbs, H est l'enthalpie du système, Y est la température, qui est une constante et S est l'entropie du système. G et H ont les mêmes unités de mesure.
Quelle est la différence entre l'énergie libre et l'enthalpie ?
Énergie libre vs Enthalpie |
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| L'énergie libre est la quantité d'énergie disponible pour qu'un système thermodynamique effectue un travail thermodynamique. | L'enthalpie d'un système est une quantité thermodynamique équivalente au contenu calorifique total d'un système. |
| Concept | |
| L'énergie libre donne l'énergie totale disponible pour effectuer un travail thermodynamique. | L'enthalpie donne l'énergie totale d'un système qui peut être convertie en chaleur. |
| Conversion | |
| L'énergie libre donne l'énergie qui peut être convertie en travail mécanique du système. | L'enthalpie donne l'énergie qui peut être convertie en travail non mécanique du système. |
Résumé - Énergie libre vs Enthalpie
L'énergie libre et l'enthalpie d'un système thermodynamique représentent l'énergie disponible dans un système. le différence clé entre l'énergie libre et l'enthalpie est que l'énergie libre donne l'énergie totale disponible pour effectuer un travail thermodynamique tandis que l'enthalpie donne l'énergie totale d'un système qui peut être convertie en chaleur.
