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Énergie libre de Gibbs
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L'énergie libre de Gibbs représente la partie de l'enthalpie d'un système qui est disponible pour effectuer un travail.
ID:(885, 0)
Mécanismes
Iframe
L'énergie libre de Gibbs est un potentiel thermodynamique qui représente la quantité maximale de travail qu'un système peut effectuer à température et pression constantes. Elle quantifie le travail maximal utilisable, excluant le travail effectué par les changements de pression-volume, qu'un système peut réaliser en passant d'un état à un autre sous ces conditions.
Le changement de l'énergie libre de Gibbs pendant un processus indique si le processus est spontané. Une diminution de l'énergie libre de Gibbs signifie que le processus est spontané, tandis qu'une augmentation signifie que le processus n'est pas spontané. Lorsque le changement est nul, le système est en équilibre. À l'équilibre, l'énergie libre de Gibbs du système est minimisée, ce qui aide à déterminer la position d'équilibre des réactions chimiques et la stabilité des différentes phases.
L'énergie libre de Gibbs est également utilisée pour analyser les transitions de phase, telles que la fusion, l'ébullition et la sublimation, à température et pression constantes. Le point auquel l'énergie libre de Gibbs des différentes phases devient égale marque la transition de phase. Ce principe est fondamental pour comprendre et prédire le comportement des substances dans diverses conditions.
Mécanismes
ID:(15270, 0)
Énergie libre de Gibbs
Concept
A énergie libre de Gibbs ($G$) fait référence à l'énergie contenue dans un système, incluant l'énergie requise pour sa formation, mais exclut l'énergie qui ne peut pas être utilisée pour effectuer un travail. Dans ce sens, il représente l'énergie disponible pour effectuer un travail dans un processus qui inclut l'énergie nécessaire à sa formation. Il est composé, par conséquent, de a enthalpie ($H$), dont l'énergie thermique $ST$, où A entropie ($S$) et a température absolue ($T$) sont impliqués, est soustraite.
Cette fonction dépend de a température absolue ($T$) et de a pression ($p$), ce qui permet de l'exprimer comme $G = G(T,p)$, et elle satisfait la relation mathématique suivante :
| $ G = H - T S $ |
[1] "On the Equilibrium of Heterogeneous Substances" (Sur l'Équilibre des Substances Hétérogènes), J. Willard Gibbs, Transactions of the Connecticut Academy of Arts and Sciences. 3: 108-248. (Octobre 1875 Mai 1876)
[2] "On the Equilibrium of Heterogeneous Substances" (Sur l'Équilibre des Substances Hétérogènes), J. Willard Gibbs, Transactions of the Connecticut Academy of Arts and Sciences. 3: 343-524. (Mai 1877 Juillet 1878)
ID:(217, 0)
Énergie libre de Gibbs et équation d'état à pression constante
Concept
Le différentiel d'énergie libre de Gibbs ($dG$) est une fonction des variations de a température absolue ($T$) et a pression ($p$), ainsi que des pentes a dérivée partielle de l'énergie libre de Gibbs par rapport à la température à pression constante ($DG_{T,p}$) et a dérivée partielle de l'énergie libre de Gibbs par rapport à la pression à température constante ($DG_{p,T}$), exprimée comme :
| $ dG = DG_{T,p} dT + DG_{p,T} dp $ |
En comparant cela avec l'équation de ($$) :
| $ dG =- S dT + V dp $ |
et avec la première loi de la thermodynamique, il en résulte que a dérivée partielle de l'énergie libre de Gibbs par rapport à la température à pression constante ($DG_{T,p}$) est égal à moins a entropie ($S$) :
| $ DG_{T,p} =- S $ |
ID:(578, 0)
Énergie libre de Gibbs et équation d'état à température constante
Concept
Le différentiel d'énergie libre de Gibbs ($dG$) est une fonction des variations de a température absolue ($T$) et a pression ($p$), ainsi que des pentes a dérivée partielle de l'énergie libre de Gibbs par rapport à la température à pression constante ($DG_{T,p}$) et a dérivée partielle de l'énergie libre de Gibbs par rapport à la pression à température constante ($DG_{p,T}$), exprimée comme suit :
| $ dG = DG_{T,p} dT + DG_{p,T} dp $ |
En comparant cela avec l'équation de ($$) :
| $ dG =- S dT + V dp $ |
et avec la première loi de la thermodynamique, il en résulte que a dérivée partielle de l'énergie libre de Gibbs par rapport à la pression à température constante ($DG_{p,T}$) est égal à Le volume ($V$) :
| $ DG_{p,T} = V $ |
ID:(577, 0)
Différentiel d'énergie libre de Gibbs
Concept
A énergie libre de Gibbs ($G$) explique comment cela réagit aux variations de a température absolue ($T$) et de a pression ($p$), exprimé comme suit :
Quand a température absolue ($T$) varie, une pente positive égale à A entropie ($S$) est observée.
Quand a pression ($p$) varie, une pente négative égale à Le volume ($V$) est produite.
ID:(579, 0)
L'énergie libre de Gibbs et sa relation de Maxwell
Concept
Étant donné que le différentiel d'énergie libre de Gibbs ($dG$) est un différentiel exact, cela implique que a énergie libre de Gibbs ($G$) par rapport à A température absolue ($T$) et a pression ($p$) doit être indépendant de l'ordre dans lequel la fonction est dérivée :
$D(DG_{T,p}){p,T}=D(DG{p,T})_{T,p}$
En utilisant la relation pour la pente a dérivée partielle de l'énergie libre de Gibbs par rapport à la pression à température constante ($DG_{p,T}$) par rapport à Le volume ($V$)
| $ DG_{p,T} = V $ |
et la relation pour la pente a dérivée partielle de l'énergie libre de Gibbs par rapport à la température à pression constante ($DG_{T,p}$) par rapport à A entropie ($S$)
| $ DG_{T,p} =- S $ |
nous pouvons conclure que :
| $ DS_{p,T} = -DV_{T,p} $ |
ID:(15746, 0)
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Variables
Calculs
à 
, puis, sélectionnez la variable: 
à 
Calculs
Calculs
Variable 
Donnée Calculer 
Cible : Équation À utiliser 
Équations
$ dG = DG_{T,p} dT + DG_{p,T} dp $
dG = DG_Tp * dT + DG_pT * dp
$ dG =- S dT + V dp $
dG =- S * dT + V * dp
$ DG_{p,T} = V $
DG_pT = V
$ DG_{T,p} =- S $
DG_Tp =- S
$ DS_{p,T} = -DV_{T,p} $
DS_pT = -DV_Tp
$ G = 0$
G = 0
$ G = H - T S $
G = H - T * S
$ G = U - S T + p V $
G = U - S * T + p * V
$ U = T S - p V $
U = T * S - p * V
ID:(15329, 0)
Énergie libre de Gibbs et Helmholtz
Équation
A énergie libre de Gibbs ($G$) [1,2] représente l'énergie totale, englobant à la fois l'énergie interne et l'énergie de formation du système. Elle est définie comme a enthalpie ($H$), excluant la partie qui ne peut pas être utilisée pour effectuer un travail, et qui est représentée par $TS$ avec a température absolue ($T$) et a entropie ($S$). Cette relation est exprimée comme suit :
| $ G = H - T S $ |
ID:(3542, 0)
Énergie libre de Gibbs et énergie interne
Équation
A énergie libre de Gibbs ($G$) [1,2] correspond à A énergie interne ($U$), incluant l'énergie requise pour former le système $pV$, où A pression ($p$) et le volume ($V$) sont impliqués. À partir de cette énergie totale, nous soustrayons la portion qui ne peut pas être utilisée pour effectuer un travail, désignée par $TS$, avec a température absolue ($T$) et a entropie ($S$) en tant que facteurs clés. Cette relation est exprimée comme suit :
| $ G = U - S T + p V $ |
ID:(3481, 0)
Énergie interne
Équation
A énergie interne ($U$) est avec a température absolue ($T$), a pression ($p$), a entropie ($S$) et le volume ($V$) égal à :
| $ U = T S - p V $ |
Si a température absolue ($T$) et a pression ($p$) sont maintenus constants, a variation de l'énergie interne ($dU$), qui dépend de a variation d'entropie ($dS$) et a variation de volume ($dV$), s'exprime comme suit :
| $ dU = T dS - p dV $ |
En intégrant cela, on obtient l'expression suivante en termes de a énergie interne ($U$), a entropie ($S$) et le volume ($V$) :
| $ U = T S - p V $ |
ID:(3472, 0)
Rapport d'énergie libre de Gibbs
Équation
A énergie libre de Gibbs ($G$) l'expression se réduit à :
| $ G = 0$ |
A énergie libre de Gibbs ($G$) avec a énergie interne ($U$), a entropie ($S$), a température absolue ($T$), a pression ($p$) et le volume ($V$) est représenté comme suit :
| $ G = U - S T + p V $ |
Et avec la substitution de a énergie interne ($U$),
| $ U = T S - p V $ |
Nous obtenons :
| $ G = 0$ |
ID:(3478, 0)
Énergie libre de Gibbs comme différentiel
Équation
La dépendance de ($$) sur a entropie ($S$) et a variation de température ($dT$), en plus de le volume ($V$) et a variation de pression ($dp$) , est donné par:
| $ dG =- S dT + V dp $ |
A énergie libre de Gibbs ($G$) en fonction de a enthalpie ($H$), a entropie ($S$), et a température absolue ($T$) s'exprime comme suit :
| $ G = H - T S $ |
La valeur de le différentiel d'énergie libre de Gibbs ($dG$) est déterminée en utilisant le différentiel d'enthalpie ($dH$), a variation de température ($dT$), et a variation d'entropie ($dS$) à travers l'équation :
$dG=dH-SdT-TdS$
Puisque le différentiel d'enthalpie ($dH$) est lié à Le volume ($V$) et a variation de pression ($dp$) comme suit :
| $ dH = T dS + V dp $ |
Il s'ensuit que le différentiel d'enthalpie ($dH$), a variation d'entropie ($dS$), et a variation de pression ($dp$) sont interconnectés de la manière suivante :
| $ dG =- S dT + V dp $ |
ID:(3541, 0)
Énergie libre de Gibbs et équation d'état à pression constante
Équation
En comparant cela avec la première loi de la thermodynamique, il s'avère que a dérivée partielle de l'énergie libre de Gibbs par rapport à la température à pression constante ($DG_{T,p}$) est égal à moins a entropie ($S$) :
| $ DG_{T,p} =- S $ |
Le différentiel d'énergie libre de Gibbs ($dG$) est une fonction des variations de a température absolue ($T$) et a pression ($p$), ainsi que des pentes a dérivée partielle de l'énergie libre de Gibbs par rapport à la température à pression constante ($DG_{T,p}$) et a dérivée partielle de l'énergie libre de Gibbs par rapport à la pression à température constante ($DG_{p,T}$), exprimée comme :
| $ dG = DG_{T,p} dT + DG_{p,T} dp $ |
En comparant cela avec l'équation de ($$) :
| $ dG =- S dT + V dp $ |
et avec la première loi de la thermodynamique, il en résulte que a dérivée partielle de l'énergie libre de Gibbs par rapport à la température à pression constante ($DG_{T,p}$) est égal à moins a entropie ($S$) :
| $ DG_{T,p} =- S $ |
ID:(3552, 0)
Énergie libre de Gibbs et équation d'état à température constante
Équation
En comparant cela avec la première loi de la thermodynamique, il s'avère que a dérivée partielle de l'énergie libre de Gibbs par rapport à la pression à température constante ($DG_{p,T}$) est égal à Le volume ($V$) :
| $ DG_{p,T} = V $ |
Le différentiel d'énergie libre de Gibbs ($dG$) est une fonction des variations de a température absolue ($T$) et a pression ($p$), ainsi que des pentes a dérivée partielle de l'énergie libre de Gibbs par rapport à la température à pression constante ($DG_{T,p}$) et a dérivée partielle de l'énergie libre de Gibbs par rapport à la pression à température constante ($DG_{p,T}$), exprimée comme suit :
| $ dG = DG_{T,p} dT + DG_{p,T} dp $ |
En comparant cela avec l'équation de ($$) :
| $ dG =- S dT + V dp $ |
et avec la première loi de la thermodynamique, il en résulte que a dérivée partielle de l'énergie libre de Gibbs par rapport à la pression à température constante ($DG_{p,T}$) est égal à Le volume ($V$) :
| $ DG_{p,T} = V $ |
ID:(3553, 0)
Différentiel d'énergie libre de Gibbs
Équation
Le différentiel d'énergie libre de Gibbs ($dG$) est fonction des variations de a température absolue ($T$) et a pression ($p$), ainsi que des pentes a dérivée partielle de l'énergie libre de Gibbs par rapport à la température à pression constante ($DG_{T,p}$) et a dérivée partielle de l'énergie libre de Gibbs par rapport à la pression à température constante ($DG_{p,T}$), qui s'exprime sous la forme :
| $ dG = DG_{T,p} dT + DG_{p,T} dp $ |
Dado que a énergie libre de Gibbs ($G$) depende de a température absolue ($T$) e a pression ($p$), ($$) pode ser calculado por meio de:
$dG = \left(\displaystyle\frac{\partial G}{\partial T}\right)_p dT + \left(\displaystyle\frac{\partial G}{\partial p}\right)_T dp$
Para simplificar a escrita dessa expressão, introduzimos a notação para a derivada de a énergie libre de Gibbs ($G$) em relação a a température absolue ($T$) com a pression ($p$) constante como:
$DG_{T,p} \equiv \left(\displaystyle\frac{\partial G}{\partial T}\right)_p$
e para a derivada de a énergie libre de Gibbs ($G$) em relação a a pression ($p$) com a température absolue ($T$) constante como:
$DG_{p,T} \equiv \left(\displaystyle\frac{\partial G}{\partial p}\right)_T$
portanto, podemos escrever:
| $ dG = DG_{T,p} dT + DG_{p,T} dp $ |
ID:(8188, 0)
L'énergie libre de Gibbs et sa relation de Maxwell
Équation
Avec a entropie ($S$), le volume ($V$), a température absolue ($T$) et a pression ($p$) nous obtenons l'une des relations dites de Maxwell :
| $ DS_{p,T} = -DV_{T,p} $ |
Étant donné que le différentiel d'énergie libre de Gibbs ($dG$) est un différentiel exact, cela implique que a énergie libre de Gibbs ($G$) par rapport à A température absolue ($T$) et a pression ($p$) doit être indépendant de l'ordre dans lequel la fonction est dérivée :
$D(DG_{T,p}){p,T}=D(DG{p,T})_{T,p}$
En utilisant la relation pour la pente a dérivée partielle de l'énergie libre de Gibbs par rapport à la pression à température constante ($DG_{p,T}$) par rapport à Le volume ($V$)
| $ DG_{p,T} = V $ |
et la relation pour la pente a dérivée partielle de l'énergie libre de Gibbs par rapport à la température à pression constante ($DG_{T,p}$) par rapport à A entropie ($S$)
| $ DG_{T,p} =- S $ |
nous pouvons conclure que :
| $ DS_{p,T} = -DV_{T,p} $ |
ID:(3557, 0)