গিবস ফ্রি এনার্জি বনাম হেলমহোল্টজ ফ্রি এনার্জি
কিছু জিনিস স্বতঃস্ফূর্তভাবে ঘটে, অন্যগুলো হয় না। পরিবর্তনের দিক শক্তির বন্টন দ্বারা নির্ধারিত হয়। স্বতঃস্ফূর্ত পরিবর্তনে, জিনিসগুলি এমন একটি অবস্থায় থাকে যেখানে শক্তি আরও বিশৃঙ্খলভাবে বিচ্ছুরিত হয়। একটি পরিবর্তন স্বতঃস্ফূর্ত, যদি এটি সমগ্র মহাবিশ্বে বৃহত্তর এলোমেলোতা এবং বিশৃঙ্খলার দিকে পরিচালিত করে। বিশৃঙ্খলা, এলোমেলোতা বা শক্তির বিচ্ছুরণের মাত্রা এনট্রপি নামক একটি রাষ্ট্রীয় ফাংশন দ্বারা পরিমাপ করা হয়। 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। প্রকৃতপক্ষে, নির্দিষ্ট পরিমাণ তাপ q দ্বারা সৃষ্ট অতিরিক্ত ব্যাধির পরিমাণ তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে। যদি এটি ইতিমধ্যেই প্রচণ্ড গরম থাকে, তবে কিছুটা অতিরিক্ত তাপ আরও বেশি বিশৃঙ্খলা সৃষ্টি করে না, তবে তাপমাত্রা অত্যন্ত কম হলে, একই পরিমাণ তাপ ব্যাধিতে নাটকীয় বৃদ্ধি ঘটায়। তাই, ds=dq/T. লেখাটাই বেশি উপযুক্ত
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)
হেলমহোল্টজ মুক্ত শক্তি
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); সুতরাং, এটি dU – TdS ≤ 0 হিসাবে লেখা যেতে পারে
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, 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 ফ্রি এনার্জি
আমরা আমাদের পরীক্ষাগার রসায়নে হেলমহোল্টজ মুক্ত শক্তির চেয়ে গিবস মুক্ত শক্তিতে আগ্রহী। গিবস মুক্ত শক্তি ধ্রুবক চাপে ঘটছে পরিবর্তনের সাথে সম্পর্কিত। যখন ধ্রুবক চাপে তাপ শক্তি স্থানান্তরিত হয়, তখন শুধুমাত্র সম্প্রসারণের কাজ থাকে; সুতরাং, আমরা নিম্নরূপ সমীকরণ (2) সংশোধন এবং পুনরায় লিখতে পারি।
TdS ≥ dH
এই সমীকরণটি dH – TdS ≤ 0 দেওয়ার জন্য পুনর্বিন্যাস করা যেতে পারে। গিবস মুক্ত শক্তি 'G' 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.
গিবস এবং হেলমহোল্টজ মুক্ত শক্তির মধ্যে পার্থক্য কী?
• গিবস মুক্ত শক্তি ধ্রুবক চাপের অধীনে সংজ্ঞায়িত করা হয়, এবং হেলমহোল্টজ মুক্ত শক্তি ধ্রুবক আয়তনের অধীনে সংজ্ঞায়িত করা হয়৷
• আমরা হেলমহোল্টজ মুক্ত শক্তির চেয়ে পরীক্ষাগার স্তরে গিবস মুক্ত শক্তির প্রতি বেশি আগ্রহী, কারণ তারা ধ্রুবক চাপে ঘটছে৷
• ধ্রুব তাপমাত্রা এবং চাপে, রাসায়নিক বিক্রিয়া স্বতঃস্ফূর্তভাবে গিবস মুক্ত শক্তি হ্রাস করার দিকে। বিপরীতে, ধ্রুবক তাপমাত্রা এবং আয়তনে, প্রতিক্রিয়াগুলি স্বতঃস্ফূর্তভাবে হেলমহোল্টজ মুক্ত শক্তি হ্রাসের দিকে।
