ফ্রি এনার্জি বনাম স্ট্যান্ডার্ড ফ্রি এনার্জি
মুক্ত শক্তি কি?
একটি থার্মোডাইনামিক সিস্টেম যে পরিমাণ কাজ করতে পারে তাকে মুক্ত শক্তি বলে। মুক্ত শক্তি দুটি শব্দ ব্যবহার করে বর্ণনা করা যেতে পারে, হেলমহোল্টজ মুক্ত শক্তি এবং গিবস মুক্ত শক্তি। রসায়নে, যখন আমরা "মুক্ত শক্তি" শব্দটি ব্যবহার করি যার অর্থ গিবস মুক্ত শক্তি। পদার্থবিজ্ঞানে, মুক্ত শক্তি বলতে হেলমহোল্টজ মুক্ত শক্তিকে বোঝায়। উভয় পদই নীচে বর্ণিত হয়েছে৷
তাপগতিবিদ্যার দ্বিতীয় সূত্রটি এনট্রপির সাথে সম্পর্কিত, এবং এটি বলে, "মহাবিশ্বের এনট্রপি একটি স্বতঃস্ফূর্ত প্রক্রিয়ায় বৃদ্ধি পায়।" এনট্রপি উৎপন্ন তাপের পরিমাণের সাথে সম্পর্কিত; যে পরিমাণ শক্তির অবনতি হয়েছে।কিন্তু, প্রকৃতপক্ষে, নির্দিষ্ট পরিমাণ তাপ q দ্বারা সৃষ্ট অতিরিক্ত ব্যাধির পরিমাণ তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে। যদি এটি ইতিমধ্যেই খুব গরম থাকে, তবে কিছুটা অতিরিক্ত তাপ বেশি বিশৃঙ্খলা সৃষ্টি করে না, তবে তাপমাত্রা খুব কম হলে, একই পরিমাণ তাপ ব্যাধিতে নাটকীয় বৃদ্ধি ঘটায়। তাই লেখাটাই বেশি উপযুক্ত, ds=dq/T
পরিবর্তনের দিক বিশ্লেষণ করতে, আমাদের সিস্টেম এবং পারিপার্শ্বিক উভয় পরিবর্তন বিবেচনা করতে হবে। নিম্নলিখিত ক্লসিয়াস অসমতা দেখায় যখন সিস্টেম এবং আশেপাশের মধ্যে তাপ শক্তি স্থানান্তরিত হয় তখন কী ঘটে। (বিবেচনা করুন যে সিস্টেমটি তাপমাত্রা T-এ আশেপাশের সাথে তাপীয় ভারসাম্যে রয়েছে)
dS – dq/T ≥0 …………(1)
যদি উত্তাপটি ধ্রুবক আয়তনে করা হয়, আমরা উপরের সমীকরণটি (1) নিম্নরূপ লিখতে পারি। এই সমীকরণটি শুধুমাত্র রাষ্ট্রীয় কার্যাবলীর পরিপ্রেক্ষিতে একটি স্বতঃস্ফূর্ত প্রতিক্রিয়ার মাপকাঠি প্রকাশ করে৷
dS – dU/T ≥0
নিম্নলিখিত সমীকরণ পেতে সমীকরণটি পুনরায় সাজানো যেতে পারে।
TdS ≥dU (সমীকরণ 2), এবং তাই, এটিকেহিসাবে লেখা যেতে পারে
dU – TdS ≤0
উপরের অভিব্যক্তিটিকে হেলমহোল্টজ শক্তি, A শব্দটি ব্যবহার করে সরলীকৃত করা যেতে পারে, যাকে সংজ্ঞায়িত করা যেতে পারে, A=U-TS
উপরের সমীকরণগুলি থেকে, আমরা dA ≤0 হিসাবে একটি স্বতঃস্ফূর্ত প্রতিক্রিয়ার জন্য একটি মানদণ্ড বের করতে পারি। এটি বলে যে, ধ্রুব তাপমাত্রা এবং আয়তনে একটি সিস্টেমের পরিবর্তন স্বতঃস্ফূর্ত হয় যদি dA ≤0 হয়। তাই পরিবর্তন স্বতঃস্ফূর্ত হয় যখন এটি হেলমহোল্টজ শক্তি হ্রাসের সাথে সম্পর্কিত হয়। অতএব, এই সিস্টেমগুলি একটি স্বতঃস্ফূর্ত পথে চলে, কম A মান দিতে।
গিবস মুক্ত শক্তি ধ্রুবক চাপে ঘটছে পরিবর্তনের সাথে সম্পর্কিত। যখন ধ্রুবক চাপে তাপ শক্তি স্থানান্তরিত হয়, তখন শুধুমাত্র সম্প্রসারণের কাজ থাকে; অতএব, আমরা নিম্নরূপ সমীকরণ 2 পরিবর্তন করে লিখি।
TdS ≥dH
এই সমীকরণটি dH-TdS≤0 দেওয়ার জন্য পুনরায় সাজানো যেতে পারে। গিবস মুক্ত শক্তি, জি শব্দটি দিয়ে, এই সমীকরণটি লেখা যেতে পারে, G=H-TS
ধ্রুব তাপমাত্রা এবং চাপে, রাসায়নিক বিক্রিয়া স্বতঃস্ফূর্তভাবে গিবস মুক্ত শক্তি হ্রাস করার দিকে। অতএব, dG ≤0
স্ট্যান্ডার্ড ফ্রি এনার্জি কি?
মানক মুক্ত শক্তি হল মানক অবস্থায় সংজ্ঞায়িত মুক্ত শক্তি। মানক অবস্থা হল তাপমাত্রা, 298 কে; চাপ, 1 atm বা 101.3 kPa; এবং 1 M ঘনত্বে সমস্ত দ্রবণ। স্ট্যান্ডার্ড মুক্ত শক্তিকে Go হিসাবে চিহ্নিত করা হয়৷
ফ্রি এনার্জি এবং স্ট্যান্ডার্ড ফ্রি এনার্জির মধ্যে পার্থক্য কী?
• রসায়নে, মুক্ত শক্তিকে গিবস মুক্ত শক্তি বলা হয়। এটি ক্রমাগত চাপে ঘটতে থাকা পরিবর্তনগুলির সাথে সম্পর্কিত। স্ট্যান্ডার্ড ফ্রি এনার্জি হল স্ট্যান্ডার্ড অবস্থায় সংজ্ঞায়িত মুক্ত শক্তি।
• অতএব, স্ট্যান্ডার্ড মুক্ত শক্তি 298K তাপমাত্রা এবং 1 atm চাপে দেওয়া হয়, তবে মুক্ত শক্তির মান তাপমাত্রা এবং চাপের উপর নির্ভর করে পরিবর্তিত হতে পারে।
