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吉布斯自由能计算器
这个吉布斯自由能计算器是一个完美的工具,如果您正在寻找一个能够估算反应是否能自发发生的工具。吉布斯自由能方程,也称为ΔG方程,结合了焓与熵的关系。
接下来的段落将告诉您如何计算吉布斯自由能,提供吉布斯自由能单位,并给出这个ΔG计算器的用途。要检查相律,请使用我们的吉布斯相律计算器。
如何计算吉布斯自由能?
要计算吉布斯自由能,请按照以下步骤操作:
- 确定反应发生的温度。
- 从最终熵值中减去初始熵值以找到熵变。
- 以同样的方式计算焓变。
- 将熵变乘以温度。
- 从焓变中减去该乘积以获得吉布斯自由能。
吉布斯自由能的符号表示化学反应的方向,只要满足两个条件:恒定温度和恒定压力。
ΔG方程
如何计算吉布斯自由能的ΔG公式(吉布斯自由能方程)如上所示。再次,"什么是吉布斯能?"的答案是它结合了焓与熵及其关系。
参数说明:
• ΔG – 吉布斯自由能变化
• ΔH – 焓变
• ΔS – 熵变
• T – 开尔文温度
为了完整性,这里是我们使用的所有公式:ΔG = ΔH − T × ΔS;ΔH = ΔG + T × ΔS;以及 ΔS = (ΔH − ΔG) / T。
ΔG计算器实践应用
仅仅知道吉布斯能是什么的理论而不知道如何在实践中使用它对任何人都没有用。这就是为什么我们准备了一个简单的例子来说明如何使用这个工具计算吉布斯自由能。假设您有一个反应,知道其初始熵、焓以及它在20°C下发生。此外,还有最终熵和焓的记录。
已知条件:
• 初始焓:H₀ = 0
• 最终焓:H₁ = -92.22 kJ
• 初始熵:S₀ = 583.65 J/K
• 最终熵:S₁ = 384.9 J/K
• T = 20°C = 20 + 273.15 = 293.15 K
• ΔH = -92.22 kJ
• ΔS = -198.75 J/K = -0.19875 kJ/K
计算过程:
从ΔG公式:ΔG = ΔH − T × ΔS
ΔG = -92.22 - (-0.19875 × 293.15)
ΔG = -33.96 kJ
ΔG方程结果低于零,这意味着反应是自发的。
吉布斯自由能
什么是吉布斯能?在方程中,它被称为G,它是焓和熵的组合。吉布斯自由能前面的符号表示化学反应的方向,只要满足两个条件:恒定温度和恒定压力。
反应自发性判断:
在这种情况下,根据您从ΔG公式得到的结果,有两种可能的选择:
• 如果ΔG > 0,反应是非自发的 - 反应需要外部能量(您可以使用我们的活化能计算器来估算)。这种外部能量可以是热量、光子或任何其他能量来源。
• 如果ΔG < 0,反应是自发的,无需任何外部能量就会发生。您不需要添加任何东西;反应中的原子会自己启动反应。
焓与熵:
焓,这里记为H,是一种能量 - 分子内能和能量流的总和。另一方面,熵,记为S,是分子随机性的测量。
系统总是试图达到最小焓和最大熵。
焓的单位是J,而熵的单位是J/K。因此,我们可以从吉布斯自由能方程推导出吉布斯自由能单位。这些简单地是能量单位,通常是J。
吉布斯自由能计算器
这个工具将公式应用于现实生活的例子。您只需要知道四个变量中的三个:焓变(ΔH)、熵变(ΔS)、温度(T)或吉布斯自由能变化(ΔG)。由于公式可以反向读取或朝任何方向读取,只需输入您拥有的所有数据,就能看到第四个数字出现。
您可以使用我们的标准温度和压力计算器检查气体体积和摩尔数。
💡 仔细检查吉布斯自由能单位相对于焓和熵单位是否合理。
常见问题
为什么吉布斯自由能在平衡时为0?
处于平衡状态的系统的吉布斯自由能为零,因为它所依赖的任何量都没有净变化。由于一切都是恒定的,没有能量可用于做任何功(除非过程受到干扰!)。
吉布斯自由能提供了关于反应的什么信息?
吉布斯自由能告诉我们系统中可用于做功的最大能量。它通常用于确定反应是自发的、非自发的还是处于平衡状态。
当吉布斯自由能为零时会发生什么?
当吉布斯自由能等于零时,正向和反向过程以相同的速率发生。这意味着系统处于平衡状态,反应物和产物的浓度不会改变。
如何确定反应是自发的还是非自发的?
要确定化学反应的自发性,请计算其吉布斯自由能。如果它是负数,过程是自发的(放能的)。正值意味着它是非自发的(吸能的)。
参数名 | 参数类型 | 默认值 | 是否必传 | 描述 |
---|---|---|---|---|
entropyUnit | string | J/K | 否 | 熵变的单位 |
temperatureUnit | string | K | 否 | 温度的单位 |
enthalpyUnit | string | kJ | 否 | 焓变的能量单位 |
gibbsEnergyUnit | string | kJ | 否 | 计算结果的吉布斯自由能单位 |
enthalpyChange | number | -100 | 否 | 化学反应的焓变值,正值表示吸热反应,负值表示放热反应 |
entropyChange | number | 0.2 | 否 | 化学反应的熵变值,正值表示熵增加,负值表示熵减少 |
temperature | number | 298.15 | 否 | 化学反应进行时的温度 |
参数名 | 参数类型 | 默认值 | 描述 |
---|---|---|---|
gibbsEnergyChange | number | 计算得出的吉布斯自由能变化值 | |
gibbsEnergyUnit | string | 吉布斯自由能变化值的单位 | |
spontaneityDescription | string | 对反应自发性的详细描述 | |
spontaneity | string | 反应的自发性判断结果 |
错误码 | 错误信息 | 描述 |
---|---|---|
FP00000 | 成功 | |
FP03333 | 失败 |
参考上方对接示例