Gibbs Free Energy Example

Mul on siin see reaktsioon kus
kui mul oleks mool

metaani ja ma reageerin seda kahe
mooli hapnikuga, ma

toodan ühe mooli süsinik
dioksiidi ja

kaks mooli vett.

Ja mida me tahame vastata selles
videos on et kas see

reaktsioon on spontaanne.

Ja me õppisime eelmised videos
et sellele vastamiseks

on vaja pöörduda Gibbsi vabaenergia või

muutuses Gibbsi vabaenergias poole.

Ja muutus Gibbsi vabaenergias on
võrdne

entalpia muuduga reaktsioonis miinus
temperatuur,

mille juures see toumub korda
muutus entroopias.

Ja kui see on vähem kui null, siis see

on spontaanne reaktsioon.

Ma andsin meile väikese edumaa.

Ma arvutasin muutuse entalpias
selle reaktsiooni jaoks

ja see on siin.

Ja me teame kuidas seda teha.

Me tegime seda mõned videod tagasi.

Võib lihtsalt leida tekkesoojused kõigi

saaduste jaoks.

Vee jaoks korrutad selle kahega, sest

seda on 2 mooli.

Ja meil on kõigi saaduste tekkesoojused.

Ja siis me lahutame maha

algainete tekkesoojused.

Ja muidugi O2 tekkesoojus on 0, ehk see

ei ole siin ja vastus tuleb miinus 890.3

kilodžauli.

See ütleb meile, et see on eksotermiline
reaktsioon.

Sellel poolel võrrandis on vähem
energiat - sa

või sellest selliselt mõelda - on see pool.

Mingi hulk energiat vabanes.

Me võime selle isegi siia panna, pluss
e ehk energia.

Las ma kirjutan pluss mingi energia, mis
vabaneb.

Selle pärast on see eksotermiline.

Aga meie küsimus on et miks
see on spontaanne?

Selleks, et leida et kas see on
spontaanne peame me

leidma mis on delta S.

Ja et oleks lihtsam leida delta S ma
juba varem

leidsin standardsed molaarsed
entroopias

kõigi nende molekulide jaoks.

Ehk näiteks kui standard -
ma kirjutan selle

teise värviga.

Standard - sa paned väikese tühise
sümboli siia -

standardne molaarne entroopia - ehk
kui me ütleme standardne, see

on 289 Kelvini kraadi juures.

Tegelikult ma ei peaks ütlema Kelvini kraad.

See on 298 Kelvinit. Ei pea kasutama
sõna kraad,

kui räägid Kelvinist.

See on 298 Kelvinit, mis on 25
kraadi Celsius, ehk see on

toatemperatuuril.

Seepärast peetakse seda
standardtemperatuuriks.

metaani standardentroopia
toatemperatuuril on

võrdne selle numbriga siin.

186 Jauli Kelvin mooli kohta.

Kui on üks mool metaani, siis
mol on 186 Jauli

Kelvini kohta entroopiat.

Kui mul on 2 mooli siis ma
korrutan selle kahega.

Kui mul on 3 mooli siis ma
korrutan selle kolmega.

Kogu muutus entroopias selle
reaktsiooni korral on

kogu saaduste standardentroopia
miinus

algainete kogu standardentroopia.

Just lagu me tegime entalpiaga.

See saab olema võrdne 213.6 pluss -
mul on 2 mooli

vett siin.

Ehk see on pluss korda 2 -
ma lihtsalt kirjutan 70 sinna.

69.9, peaaegu 70.

Pluss 2 korda 70, ja siis ma tahan
lahutada maha

algainete entroopia või selle
poole reaktsioonist.

Ehk ühe mooli CH4 entroopia on
186 pluss 2 korda 205.

Lihtsalt sedavaadates on selge, et see
number on lähedal

sellele numbrile, aga see number on palju
suurem, kui see number.

Vedelal veel on palju madalam -
see on

vedela vee entroopia.

Sellel on palju madalam entroopia kui
gaasilisel hapnikul.

Ja see on loogiline.

Sest kui vedelik moodustub, on palju
vähem olekuid.

See kõik kukub konteineri põhja, selle
asemel et

võtta ruumi kuju ja
laieneda.

Ehk saasil on loomulikult suurem

entroopia kui vedelikul.

Lihtsalt seda vaadates me juba
näeme et meie saadustel

saab olema madalam entroopia kui
algainetel.

Ehk see on ilmselt negatiivne number.

Aga kontrollime seda.

Mul on 200, 213.6 pluss 140.

2 korda 70

pluss 140 on võrdne 353.6.

Ehk see on 353.6

Ja siis sellest lahutan ma maha -
186 pluss

2 korda 205 võrdub 596.

Ehk miinus 596 ja millega see
võrdub?

Me panime miinus 596 ja siis
pluss 353.6 ja me

saame miinus 242,4.

See võrdub miinus 242.4 Jauli kelvini
kohta on meie

miinus delta S

Me kaotame nii palju entroopiat.

Ja need ühikud ei pruugi
praegu loogilised olla aga

tegelikult on teade et need on
iseseisvad ühikud.

Aga võib lihtsalt öelda et see
muutub organiseeritumaks.

Ja see on loogiline, sest oli
hulk gaasi.

Me peame eraldama 3 eraldi molekuli.
1 siin ja 2

molekuli hapnikku.

Ja siis me samma jälle
3 molekuli aga vesi

on nüüd vedelik.

Ehk mull on loogiline et me kaotame
entroopiat.

On vähem olekuid kui on vesi

suudab võtta.

Nüüd mõtleme välja, kas see reaktsioon
on spontaanne.

Meie delta G on võrdne
delta H

Me vabastame energiat, ehk see on
miinus 890.

Ma eelmaldan komakohad.

Me ei pea olema nii täpsed.

Miinus meie temperatuur.

Me eeldame et on toatemperatuur või

289 Kelvinit.

Peaks tekitama endale harjumuse mitte öelda

kraadi kui ma ütlen Kelvin.

Mis on 25 kraadi Celsiuts,
korda meie muutus entroopias.

Nüüd see saab olema miinus.

Võiks öelda et miinus 242 võiks tahta panna

sinna.

Aga peab olema väga
ettevaatlik.

See siin on kilodžaulides.

See siin on džaulides.

Kui me tahame kirjutada kõike
kilodžaulides,

kuna me oleme selle juba kirja pannud,
kurjutame selle

kilodžaulides.

See on 0.242 kilodžauli kelvini kohta.

Ja nüüd meie Gibbsi vabaenergia siin
saab olema

miinus 890 Kilodžauli miinus
290 - ja see miinus ja

see miinus, tuleb pluss.

Ja see on loogiline, sest see entroopia
teeb meie

Gibbsi vabaenergia positiivsemaks.

Mis, nagu me teame, kuna me tahame saada
seda alla nulli,

see hakkab töötama spontaansuse vastu.

Aga vaatame, kas see
saab üle olla entalpiast.

Selle eksotermilisest olemusest.

Ja tundub, et saab, kuna sa korrutad

murru sellega, see saab olema

väiksem numbr kui see.

Aga leiame selle.

Ehk jagatud 1, 2, 3.

See on meie muutus entroopias korda 298,
see on meie

temperatuur, on miinus 72.

Ehk see väljend saab - ja siis me paneme
sinna miinuse - ehk

see on pluss 72.2.

Nii et see on entroopia
standardtemperatuuril.

See muutub selleks

Ja see on meie entalpia.

Me juba näeme, et see entalpia
on palju rohkem

negatiivne number kui meie
positiivne väärtus

temperatuur korda meie
muutus entroopias.

See väärtus võidab.

Kuigi me kaotame selles reaktsioonis
entroopiat, see vabastab

nii palju energiat, et see saab
olema spontaanne.

See on kindlasti vähem kui 0 ehk
see saab olema

spontaanne reaktsioon.

Ja nagu näha, need Gibbsi
vabaenergia ülesanded, need

ei ole kuigi keerulised.

On lihtsalt tarvis leida need väärtused.

Ja nende väärtuste leidmiseks, need
kas on antud,

delta h, aga me teame kuidas
leida delta h.

Kui saadusainete tekkesoojused

järele vaadata, lahutad maha algained
ja siis sa

ootad koefitsientidega.

Ja siis et välja mõelda muutus
entroopias, on vaja

teha sama asja.

On tarvis järele vaadata
standardsed saadusainete

molaarsed entroopiad, koefitsientide
massi kohta, lahutada maha

algained ja siis lihtsalt asendada
siia ja siis

on sul sisuliselt leitud
Gibbsi vabaenergia.

Ja sel juhul oli see negatiivne.

Nüüd, kui sa kujutad ette situatsiooni
kui me oleme

palju kõrgemal temperatuuril.

Nagu näiteks päikese pinnal või midagi
kus

äkitselt, selle 298 asemel
oleks 2000 või

4000.

Ja siis muutuvad asjad huvitavaks.

Kui sa kujutad ette, kui
on 40 000 Kelvinit

siis äkitselt entroopia osa, entroopia

kaotus loeb palju rohkem.

Ja siis see osa, see positiivne osa
muutub

sellest kaalukamaks ja ehk see
ei oleks spontaanne

väga kõrgel temperatuuril.

Teine võimalus sellest mõelda.

Reaktsioon, mis tekitab soojust ja
laseb soojust välja - see vabastatud

soojus ei ole oluline, kui juba on

keskkonnas palju soojust
või kineetilist energiat.

Kui temperatuur oleks piisavalt kõrge,
siis see reaktsioon ei

oleks spontaanne, sest see entroopia
osa oleks

suurem.

Aga igatahes, ma tahtsin lihtsalt teha
sulle seda arvutust et

näidata, et siin ei ole midagi
liiga abstraktset.

Kui kõik internetist üle vaadata
ja siis välja mõelda

kas midagi toimub spontaanselt.