A energia livre é um conceito termodinâmico que descreve a quantidade de energia disponível em um sistema para realizar um trabalho útil. É frequentemente representado pelo símbolo g e é formalmente definido como:

g =h - ts

Onde:

* g é a energia livre de Gibbs
* h é a entalpia (energia total do sistema)
* t é a temperatura em Kelvin
* s é a entropia (uma medida de desordem no sistema)

Aqui está um colapso do que isso significa:

* entalpia (h): Isso representa a energia total de um sistema, incluindo sua energia interna, pressão e volume.
* entropia (s): Isso representa o distúrbio ou a aleatoriedade de um sistema. Um sistema com entropia mais alta tem mais aleatoriedade.
* temperatura (t): Esta é uma medida da energia cinética média das moléculas em um sistema.

Como a energia livre se relaciona com o trabalho?

Pense em um sistema como uma bateria. A bateria tem uma certa quantidade de energia armazenada (entalpia). No entanto, nem toda essa energia pode ser usada para trabalhar. Alguma energia é perdida devido à aleatoriedade do sistema (entropia). A energia livre representa a parte da energia total disponível para fazer um trabalho útil.

processos espontâneos e energia livre

A energia livre é um conceito crucial para entender os processos espontâneos. Um processo espontâneo é aquele que ocorre sem intervenção externa, como uma bola rolando ladeira abaixo. O seguinte é verdadeiro sobre processos espontâneos:

* diminuindo a energia livre: Os processos espontâneos são sempre acompanhados por uma diminuição da energia livre (ΔG <0). O sistema libera energia, tornando -o mais estável.
* Aumento da entropia: Os processos espontâneos geralmente levam a um aumento na entropia (ΔS> 0). O sistema se torna mais desordenado.
* Equilíbrio: Quando um sistema atinge o equilíbrio, a mudança de energia livre é zero (ΔG =0). O sistema está em seu estado mais estável e nenhuma outra alteração ocorre espontaneamente.

Exemplos:

* madeira queimando: A queima de madeira libera calor e luz, que são formas de energia. Esse processo é espontâneo porque leva a uma diminuição da energia livre.
* Derretimento de gelo: O derretimento do gelo na água é um processo espontâneo a temperaturas acima de 0 ° C. O aumento do distúrbio (mais movimentos aleatórios de moléculas de água) leva a uma diminuição da energia livre.

Pontos de chave:

* A energia livre é um conceito fundamental na termodinâmica.
* Quantifica a quantidade de energia disponível para um trabalho útil.
* Os processos espontâneos são caracterizados por uma diminuição da energia livre.

A energia livre é uma ferramenta poderosa para entender e prever o comportamento de sistemas químicos e físicos. Isso nos ajuda a entender por que certas reações ocorrem espontaneamente, enquanto outros exigem entrada de energia externa.