Энергия дармовая: Источник «дармовой» энергии? — Не созерцай, а работай, чтобы созерцать

Содержание

Дармовая энергия

Украинские предприниматели уже оценили преимущества использования альтернативных источников энергии — количество небольших фирм, энергетически независимых от государства, увеличивается с каждым годом.

Естественное стремление бизнесменов получать больше, а платить меньше едва ли не ярче всего проявилось в сфере энергообеспечения. Модная на Западе тема использования альтернативных источников тепла и электричества за последние 5–6 лет стала популярной и среди отечественных предпринимателей. Постоянное повышение цен на традиционные энергоносители, в первую очередь газ, и анонсируемая правительством и международными организациями поддержка проектов в сфере использования альтернативных источников энергии подстегнули интерес бизнесменов к модной тенденции. Вопреки распространенному мнению, от перехода на природные источники энергии выигрывают не крупные предприятия, а небольшие фирмы.

Солнце, ветер и вода

По мнению Валерия Дубровина, директора НИИ экобиотехнологий и биоэнергетики Украины, наибольшие перспективы в ближайшем будущем у биоэтанола, биодизеля, топливных брикетов и гранул. Мощности, вырабатываемые солнечными, ветровыми и геостанциями, вряд ли будут составлять более 15% от общего количества альтернативной энергии. Тем не менее данный сегмент имеет ряд неоспоримых преимуществ и сильных сторон, которые уже отмечены отечественным бизнесом.

Во-первых, о чем с удовольствием упоминают все продавцы данного рода оборудования, энергия солнца, ветра и тепла земли абсолютно бесплатна и доступна практически каждому. Нет нужды постоянно беспокоиться о наличии необходимого сырья в отличие, например, от котлов на паллетах. Во-вторых, как указывает Дмитрий Лукомский, автор блога по проблемам альтернативной энергетики, гелио- или ветроустановка позволяет решить вопрос с обеспечением энергией в регионах, удаленных от централизованных линий электропередач, где проложить кабель обойдется владельцам неоправданно дорого. В-третьих, владельцы частных домов или небольших предприятий, расположенных в удаленных регионах, зачастую страдают от ненадежности или износа тех же линий электропередач. Данный факт нередко приводит к порче бытовых или хозяйственных приборов, да и просто создает нестабильность в работе. Простой и очевидный выход — дизель-генератор, по мнению господина Лукомского, часто не устраивает людей по ряду параметров (сильный шум, запах, необходимость регулярного технического обслуживания). Дешевая стабилизирующая техника не спасает положение, и в таком случае легче озаботиться получением альтернативного источника энергии. Кроме того, определенный процент собственников не прочь обзавестись «зелеными двигателями», руководствуясь соображениями моды, престижности, статуса и осознанием собственной «автономии» от государства в вопросах энергетики.

«Точкой отсчета для развития возобновляемой энергетики в Украине стало 1 апреля 2009 г. Именно тогда Верховная Рада приняла изменения в Закон «Об альтернативных источниках энергии», сформировав интересный для инвестора«зеленый тариф» (специальный тариф, по которому закупается электроэнергия, полученная от оборудования, работающего на альтернативных источниках энергии). Сейчас он в целом отвечает мировым стандартам и привязан к евро», — рассказывает Андрей Конеченков, много лет занимавший кресло редактора журнала «Зеленая энергетика», а ныне глава правления Украинской ветроэнергетической ассоциации и заместитель директора компании «Конкорд Групп». Так, например, согласно нововведению, один выработанный кВт/час на ветроагрегате можно продать в Украине за EUR0,11 (в странах Скандинавии — EUR0,07, в Германии и Испании — EUR0,09).

Дань моде

Неудивительно, что предприниматели, едва ощутив реальную, а не декларируемую поддержку властей, активно занялись внедрением различных технологий получения энергии из альтернативных источников. И кризис в данном случае стал не сдерживающим фактором, как в других отраслях, а стимулом к более активному использованию инноваций. Естественно, что, оценив растущий спрос со стороны собственников небольших фирм и рядовых потребителей, активизировались компании, продающие оборудование и предлагающие различные услуги в сфере альтернативной энергетики. Причем не только старожилы этого рынка, но и недавно созданные предприятия.

К примеру, успехом обернулся довольно рискованный стартап, предпринятый киевлянином Андреем Воюшем. Проработав несколько лет в компании «Квазар-Микро» и изучив рынок альтернативной энергетики в Украине, господин Воюш в 2008 г. предложил ее руководству бизнес-план подразделения, которое должно было заниматься продажей и установкой всевозможных «зеленых двигателей» и работать в формате онлайн-магазина. Не найдя поддержки у топ-менеджмента, молодой человек пошел на более чем рискованный шаг — в самый разгар экономических неурядиц уволился с места, приносящего неплохой доход, и на все свои сбережения открыл собственное дело.

«Поздней осенью 2008 г. вовсю бушевал кризис, и знакомые смотрели на мой стартап, как на заранее обреченное дело. Однако я чувствовал, что финансовая рецессия заставит многих бизнесменов пересмотреть свои расходы и подтолкнет наиболее расчетливых к вложению финансов в энергосбережение и возобновляемые источники энергии. Я не прогадал — за полтора года существования моя компания «Андэй Энерджи» реализовала более 20 проектов по установке различных экологически чистых систем отопления и с лихвой окупила все капиталовложения», — с гордостью говорит г-н Воюш. Сейчас предприниматель является собственником онлайн-магазина Solarshop, под его руководством работает специальная бригада монтажников «зеленых двигателей» (еще две бригады привлекаются по мере надобности). Деятельность в данном сегменте позволяет бизнесмену работать с рентабельностью 30–40%.

На службе — солнце

Впрочем, продажа и монтаж оборудования для получения энергии — лишь одно из направлений, набирающих силу по мере роста популярности альтернативной энергетики. С каждым годом все больше предпринимателей осознают выгодность, а в некоторых случаях и безальтернативность использования возобновляемых источников энергии. И чаще всего подобные варианты привлекают жителей южных областей Украины, где в избытке энергия солнца и есть возможность устанавливать гелиостанции.

Как страшный сон вспоминает керченский бизнесмен Вадим Сахно весну 2009 года. Будучи владельцем небольшого пансионата (20 номеров) на берегу Азовского моря, он уже не первый год сталкивался с необходимостью проведения ремонта в отсыревших за зиму комнатах. Пансионат функционирует с апреля по октябрь, а в зимнее время находится на консервации, без отопления. В результате к началу сезона возникает вопрос: где взять необходимые суммы, дабы провести ремонт и не потерять постояльцев. Стремясь решить эту проблему, предприниматель начал искать возможности поддерживать здание в приемлемом состоянии и в зимние месяцы. На одном из вариантов, который он рассматривал, — установке гелиосистемы, способной одновременно обеспечивать и нагрев воды, и отопление помещения, — господин Сахно и остановил свой выбор.

Уже осенью 2009 г. бизнесмен, заплатив около EUR5 тыс., установил солнечный водонагреватель. В летний период агрегат обеспечивает постояльцев горячей водой, а в зимний — поддерживает в помещении температуру +10–12°С, которых вполне хватает для борьбы с сыростью. 2010 год, по словам Вадима, доказал полезность приобретения. По расчетам бизнесмена, он планирует уже к 2012 г. (за три сезона) вернуть средства, потраченные на установку возобновляемого источника энергии.

По словам Олега Андреева, главного инженера компании «Система», именно гелиостанции, рассчитанные на подогрев воды, — хит последних лет среди украинских потребителей. «Существуют две диаметрально противоположные технологии, использующие энергию солнца, — объясняет эксперт. — Одна из них обеспечивает подогрев воды и частично отопление, другая дает электрическое освещение. Потребители нередко путают эти технологии: многие думают, что, установив один из данных комплексов, можно иметь и горячую воду, и отопление, и электричество. К сожалению, это не так». Как утверждает господин Андреев, небольшими модулями, производящими электроэнергию, часто интересуются владельцы билбордов. Многие из них, получив место для размещения рекламы, зачастую сталкиваются с проблемой прокладки кабеля на 20–30 км. В таких случаях легче выложить 3–5 тыс. грн и заказать установку модуля.

А оборудование для нагрева воды и отопления пользуется спросом среди частных клиентов и владельцев мини-отелей. Олег Андреев уточняет, что стоимость большинства образцов данной техники составляет $1–5 тыс. По подсчетам специалиста, установленная гелиосистема в частном доме окупается за 4–6 лет, в гостиницах и отелях — за 2–3 года.

Поймать ветер

Согласно данным Украинской ветроэнергетической ассоциации, в нашей стране на начало 2010 года действовало свыше 1,1 тыс. ветроагрегатов, причем более половины из них было построено за два последних года. Большая часть потребителей предпочитает устанавливать небольшие ветроэнергостанции мощностью в 1–2 кВт, стоимостью в $5–10 тыс. Причины, побуждающие людей заниматься ветроэнергетикой, традиционны: удаленность объектов от централизованных энергосетей или, как вариант, страховка от перебоев подачи энергии. Среди потребителей, которые стремятся обзавестись ветровым генератором, преимущественно состоятельные владельцы частных домов и коттеджей, реже — фермерских хозяйств. Бурно развивается ветроэнергетика на юге Украины, особенно в Крыму. Однако специалисты и посетители специализированных интернет-форумов предупреждают, что в зависимости от местности ветрогенератор окупается за 10–15 лет.

«Перебои с энергоснабжением заставили меня приобрести ветрогенератор на 2,5 кВт, что обошлось в $10 тыс., притом, что значительную часть монтажных работ я произвел самостоятельно. Безусловно, приятно ощущать свою энергетическую обособленность, но, по моим расчетам, при самых благоприятных обстоятельствах ветроагрегат окупится только через 13 лет», — рассказывает на одном из сельскохозяйственных интернет-форумов одесский фермер Петр. В целом фермер полагает, что наиболее оптимальным сегодня может быть комплексный подход в вопросах использования альтернативных источников энергии. Это наличие обычной сети плюс ветрогенератор и солнечная батарея.

Альтернативные перспективы

По мнению Андрея Конеченкова, у возобновляемых источников энергии и их коммерческого использования в Украине неплохие перспективы. Однако прорыва в их применении не произойдет, если государство не разработает четкие, понятные, внятные и прозрачные правила по постройке и функционированию альтернативных энергостанций. «Пока значительная часть проектов в Украине реализовывается с теми или иными нарушениями, — с сожалением констатирует эксперт. — Кроме того, как показывает пример европейских стран, крайне необходимы реально действующие бюджетные программы, направленные на поддержку предпринимателей в сфере альтернативной энергетики». Тем не менее даже в нынешних условиях он отмечает интерес фермерских хозяйств и агробизнеса к альтернативной энергетике, особенно со стороны предпринимателей, владеющих тепличным бизнесом.

Андрей Воюш в свою очередь полагает, что основным стимулом для более активного использования возобновляемых источников энергии еще надолго останется постоянное повышение цен на газ, нефть и нефтепродукты. В то же время он убежден, что с повышением спроса ужесточится и конкуренция между компаниями, предлагающими оборудование для добычи альтернативной энергии, что приведет к банкротству мелких фирм и вытеснению с рынка непрофессионалов.

Однако Олег Андреев предостерегает от чрезмерного оптимизма: «Лавинообразное использование альтернативных источников энергии возможно лишь после того, как будет создана соответствующая нормативная база, представлены страховые продукты и кредитные программы».

Автор: Наталья Непорожняя

Источник: Статус

Тепловые насосы- дармовая энергия.

Тепловые насосы- дармовая энергия.

Крупное предприятие понижает затраты на энергию.

Население к северу от Полярного круга живет большую часть зимы вусловиях зимы. Живущие там люди знают лучше, чем многие другие, что сэкономической точки зрения значит инвестировать в правильнуютеплосистему.Тот, кто абсолютно это знает,- это известный предприниматель Аксел
Линдмарк в Кируне. Совместно со своими шестью дет ми и их сем ямируководит он несколькими предприятиями в области предпринимателства и иннновационного бизнеса с около 100 сотрудниками. Несколко лет тому назад тому назад он получил титул ”Предприниматель года” в Кируне в
то время, как его предприятия были названы самыми норрландскими
успешными в своеи отрасли. Чтобы ето было так, требуется много

знании, амбиции и упорства. Все, что он воплощает в жизнь, делает он с тончайшей внимателност ю и этому он научил своих пяти сыновей и дочь,которые являют ся ответственными за различные производственные участки.
Весной 2000 года Аксел Линдмарк решил что-то сделат , чтобы умен шить стоимост энергии. В течение полутора лет были установлены в шести семейных виллах Линдамрка тепловые насосы Бонус, а также в недвижимости предприятии и торговом хозяйственном магазине Бучтс ,которые за это время продемонстрировали свое преимущество в экономии
денег на энэргию. Поэтому выбор остался за насосами Бонус.

Прежде, чем семейство Линдмарк решило инвестироват в тепловые насосы,были контакты и поступали предложения от различных предприятий поповоду различных способов экономии денег на энергию. Аксел Линдмарк так об яснил семеиныи выбор тепловых насосов Бонус:

— Сперва мы прониклис большим доверием к Натурварме вообще, фирма, которая через своего представителя предоставила полную картину различных вариантов тепловых насосов Бонус и то, как как они могутработат , подключат ся и не мало важно- сколько можно сьэкономит с помощ ю них, так что все вопросы исчезли.
— Во- вторых, для нас стало ясно, что тепловые насосы Бонус являются лучшими компрессорами на рынке.
— В- третьих, насосы Бонус комплектуются легко ремонтируемыми и заменяемыми при необходимости компонентами, что отстраняет сомнения, наскол ко легок ремонт при необходимости. Стандартизация означает, что в всегда ест в наличии оригинал ные запасные детали. Даже если что-то сломается через 15 лет, можно просто заменит одну детал на другую и все.

Установка в зимнем климате.

Семейства Линдмарк начали с того, что стали испол зоват энергию горы в своих шести виллах. В двух были установлены тепловые насосы Бонус 4, в трех- Бонус 6 и в последнеи- Бонус 8.

Через нескол ко меяцев было решено оборудовать также производственные помещения и другие, например как торгового хозяйственного магазина Бучтс, чтобы также брат энергию с горы. Стоявшая на дворе суровая зима не помешала Линдмаркам осуществит свои планы, поскол ко:
— Гора наперекор всему жестче, чем мерзлота и работы на земле мен ше,поскол ко она мерзлая, и не будет при этом следов от колес от грузовиков и сверлил ных аппаратов.

Замена коммунального отопления на тепловые насосы.

Торговый хозяиственный магазин Бучтс, которыи получал ран ше тепло с тепловой станции Кируны, получает тепер тепло совершенно на других условиях, поскол ко прежнии контракт истек и были установлены 31 установки Бонус, в том числе тепловои насос можностью 31 кВ, для чего было прорыто четыре канала в общей сложности на 600 метров.Два помещения обеспечиваются теплом с помощ ю тепловых насосов Бонус 15, Бонус 10 и Бонус 6. Для этого потребовалось прорыт в общей

сложности 640 метров.

-Все окупается за 5 лет,
говорит Аксел Линдмарк и продолжает:
— Я очень доволен всеми десятью установками. Тепловые насосы имеют низкии уровен рабочего шума и не требуют никакого обслуживания,помимо нажатия кнопки старт и выключить . Я посчитал, что инвестиции полност ю себя окупят уже через 5 лет. Сейчас я подумываю,что было бы также экономично оборудовать тепловым насосом мой дом для отдыха.

Вопросы и пожелания А.Линдмарку

Бесплатная энергия | Определение, единицы измерения, Гиббс, Гельмгольц, символ, уравнение и факты

Связанные темы:: энергия Свободная энергия Гельмгольца избыточная свободная энергия Гиббса свободная энергия Гиббса

См. весь связанный контент →

свободная энергия , в термодинамике, энергоподобное свойство или функция состояния системы в термодинамическом равновесии. Свободная энергия имеет размеры энергии, и ее ценность определяется состоянием системы, а не ее историей. Свободная энергия используется для определения того, как изменяются системы и какую работу они могут производить. Она выражается в двух формах: свободная энергия Гельмгольца

F , иногда называемая работой выхода, и свободная энергия Гиббса G . Если U — внутренняя энергия системы, P V — произведение давления на объем, а T S — произведение температуры на энтропию ( T — температура выше абсолютного нуля), то F = U — T S и G = U + P V — T 0014 . Последнее уравнение также можно записать в виде G = H – T S , где H = U + P V – энтальпия. Свободная энергия является экстенсивным свойством, а это означает, что ее величина зависит от количества вещества в данном термодинамическом состоянии.

Изменения свободной энергии, Δ F или Δ G , полезны для определения направления самопроизвольного изменения и оценки максимальной работы, которая может быть получена в результате термодинамических процессов, включающих химические или другие типы реакций. В обратимом процессе максимальная полезная работа, которую можно получить от системы при постоянной температуре и постоянном объеме, равна (отрицательному) изменению свободной энергии Гельмгольца, −Δ F = −Δ U + T Δ S , а максимальная полезная работа при постоянной температуре и постоянном давлении (кроме работы, совершаемой против атмосферы) равна (отрицательному) изменению свободной Гиббса энергия, −Δ G = −Δ H + T Δ S . В каждом случае энтропийный член T Δ S представляет собой тепло, поглощаемое системой из теплового резервуара при температуре
T в условиях, когда система совершает максимальную работу. При сохранении энергии полная выполненная работа также включает уменьшение внутренней энергии U или энтальпия H в зависимости от обстоятельств. Например, энергия для максимальной электрической работы, совершаемой батареей при ее разрядке, получается как за счет уменьшения ее внутренней энергии из-за химических реакций, так и за счет тепла T Δ S , которое она поглощает, чтобы поддерживать постоянную температуру. , что является идеальным максимальным количеством тепла, которое может быть поглощено. Для любой реальной батареи совершенная электрическая работа будет меньше максимальной работы, а поглощенное тепло будет соответственно меньше Т Δ С .
Викторина «Британника»
Энергия и ископаемое топливо
По изменениям свободной энергии можно судить о том, могут ли изменения состояния происходить спонтанно. При постоянных температуре и объеме превращение будет происходить самопроизвольно, либо медленно, либо быстро, если свободная энергия Гельмгольца в конечном состоянии меньше, чем в начальном, т. е. если разность Δ F между конечным состоянием и исходное состояние отрицательное. При постоянных температуре и давлении переход состояния будет происходить самопроизвольно, если изменение свободной энергии Гиббса Δ G , отрицательный.
Фазовые переходы представляют собой поучительные примеры, например, когда лед тает с образованием воды при 0,01 °C ( T = 273,16 K), когда твердая и жидкая фазы находятся в равновесии. Тогда Δ H = 79,71 калории на грамм — это скрытая теплота плавления, а по определению Δ
S = ^{Δ H} / _T = 0,29 энтропокалорий. Отсюда немедленно следует, что ∆ G = ∆ H − T Δ S равно нулю, что указывает на то, что две фазы находятся в равновесии и что из фазового перехода нельзя извлечь никакой полезной работы (кроме работы против атмосферы из-за изменений давления и объема). Кроме того, Δ G отрицательна для T > 273,16 K, что указывает на направление самопроизвольного перехода от льда к воде, а Δ G положительна для T < 273,16 K, где обратная реакция замерзания происходит.
Редакторы Британской энциклопедии Эта статья была недавно отредактирована и обновлена Эриком Грегерсеном.
Гиббс (бесплатно) Энергия — Химия LibreTexts

Последнее обновление
Сохранить как PDF
Идентификатор страницы
1951
Цели обучения
Получить общее представление об энергии Гиббса и ее общем использовании в химии.
Понять, как энергия Гиббса относится к свойствам реакций
Понять, как энергия Гиббса относится к свойствам равновесия
Понять, как энергия Гиббса относится к электрохимическим свойствам
Свободная энергия Гиббса, обозначаемая $G$, объединяет энтальпию и энтропию в одно значение. Изменение свободной энергии $\Delta G$ равно сумме энтальпии плюс произведение температуры и энтропии системы. $ \Delta G$ может предсказать направление химической реакции при двух условиях:
постоянная температура и
постоянное давление.
Если $ΔG$ положительное, то реакция несамопроизвольная (т.е. для протекания реакции необходим подвод внешней энергии), а если отрицательное, то самопроизвольная (происходит без подвода внешней энергии) .
Введение
Энергия Гиббса была разработана в 1870-х годах Джозией Уиллардом Гиббсом. Первоначально он назвал эту энергию «доступной энергией» в системе. В опубликованной в 1873 году статье «Графические методы в термодинамике жидкостей» изложено, как его уравнение может предсказывать поведение систем при их объединении. Эта величина представляет собой энергию, связанную с химической реакцией, которая может быть использована для совершения работы, и представляет собой сумму ее энтальпии (H) и произведения температуры и энтропии (S) системы. Это количество определяется следующим образом: 93\))
$T$ — температура (единица СИ: кельвин)
$S$ — энтропия (единица СИ: джоуль/кельвин)
$H$ — энтальпия (единица СИ: джоуль)
Энергия Гиббса в реакциях
Спонтанная — это реакция, которая считается естественной, потому что это реакция, которая происходит сама по себе без какого-либо внешнего воздействия на нее. Несамопроизвольный — требует постоянной внешней энергии, чтобы процесс продолжался, и как только вы остановите внешнее действие, процесс прекратится. При решении уравнения, если изменение G отрицательно, то оно спонтанно. Если изменение G положительное, то оно несамопроизвольное. Символ, который обычно используется для обозначения СВОБОДНОЙ ЭНЕРГИИ, — это G. Его можно более правильно рассматривать как «стандартное изменение свободной энергии» 9.0009
В химических реакциях, связанных с изменением термодинамических величин, часто встречается вариант этого уравнения:
\[ \underset{\text {изменение свободной энергии} }{\Delta G } = \underset{ \text {change в энтальпии}}{ \Delta H } — \underset{\text {(температура) изменение энтропии}}{T \Delta S} \label{1. 3} \]
Пример 1.1
Рассчитайте ∆G при 290 K для следующая реакция:
\[\ce{2NO(г) + O2(г) \rightarrow 2NO2(г)} \nonumber \]
Дано
∆H = -120 кДж
∆S = -150 ДжК ^-1
Решение
Теперь все, что вам нужно сделать, это подставить все указанные числа в уравнение 3 выше. Не забудьте разделить $\Дельта S$ на 1000 $Дж/кДж$, так что после умножения на температуру $Т$ она будет иметь те же единицы $кДж$, что и $\ Дельта Н$.
\[\Delta S = -150 \cancel{J}/K \left( \dfrac{1\; kJ}{1000\;\cancel{J}} \right) = -0,15\; кДж/К \номер \]
и подставляя в уравнение 3:
\[\begin{align*} ∆G &= -120\; кДж — (290 \;\cancel{K})(-0,150\; кДж/\cancel{K}) \\[4pt] &= -120 \;kJ + 43 \;kJ \\[4pt] &= — 77\; kJ \end{align*} \]
Упражнение 1.1: Процесс Габера
Какова $\Delta G$ образование аммиака из газообразного азота и водорода.
\[\ce{N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3} \nonumber \]
Стандартные образования свободной энергии: NH ₃ =-16. 45 H ₂ =0 N ₂ =0
{-1} \номер\]
Поскольку изменение энтропии химической реакции не поддается прямому измерению, энтропия обычно не используется в качестве критерия. Чтобы обойти эту трудность, мы можем использовать $G$. Знак ΔG указывает направление химической реакции и определяет, является ли реакция самопроизвольной или нет.
$ \Delta G < 0 $: реакция идет самопроизвольно в указанном направлении (т.е. реакция экзэргоническая )
$ \Delta G =0 $: система находится в равновесии и нет чистых изменений ни в прямом, ни в обратном направлении.
$ \Delta G > 0 $: реакция не самопроизвольная и процесс протекает самопроизвольно в резервном направлении. Чтобы запустить такую реакцию, нам нужно получить свободную энергию (т. е. реакция эндергоническая )
Факторы, влияющие на $ \Delta G $ реакции (предположим, что $ \Delta H $ и $ \Delta S $ не зависят от температуры):
$\Delta H$ $\Дельта S$ $\Дельта G$ Пример
+ + при низкой температуре: + , при высокой температуре: — 2HgO(т) -> 2Hg (ж) + O ₂ (г)
+ — при всех температурах: + 3O ₂ (г) -> 2O ₃ (г)
— + при всех температурах: — 2H ₂ O ₂ (л) -> 2H ₂ O (л) + O ₂ (ж)
— — при низкой температуре: — , при высокой температуре: + NH ₃ (г) + HCl (г) -> NH ₄ Cl (т)
Примечание:
$ \Delta G $ зависит только от разности свободных энергий продуктов и реагентов (или конечного состояния и начального состояния). $ \Delta G $ не зависит от пути превращения и не зависит от механизма реакции. 9o \label{1.7} \]
Примечание
Если $ \left | \Delta H \right | >> \left | T\Delta S \right |$: реакция энтальпийная
Если $ \Delta H $ << $ T\Delta S $: реакция управляется энтропией
Свободная энергия образования при стандартном состоянии
Парциальное давление любого газа, участвующего в реакции, составляет 0,1 МПа.
Концентрация всех водных растворов составляет 1 М. 9оС\). Будет ли реакция происходить самопроизвольно?
\[NH_{3(g)} + HCl_{(g)} \rightarrow NH_4Cl_{(s)} \nonumber \]
дано для реакции
$\Delta{H} = -176.0 \ ;кДж$
$\Дельта{S} = -284,8\;Дж/К$
Решение
вычислить $\Delta{G}$ по формуле
\[\Delta{G} = \Delta{H} — T\Delta{S} \nonumber \]
но сначала нам нужно для преобразования единиц измерения $\Delta{S}$ в кДж/К (или преобразования $\Delta{H}$ в Дж) и температуры в Кельвин 9оС = 298\;К\)
Определение энергии Гиббса может быть использовано напрямую \;kJ — (298 \cancel{K}) (-0,284,8\; kJ/\cancel{K}) \nonumber \]
\[\Delta{G} = -176,0 \;kJ — (-84,9 \; кДж) \номер \]
\[\Delta{G} = -91,1 \;кДж \номер \]
Да, эта реакция протекает самопроизвольно при комнатной температуре, так как $\Delta{G}$ отрицательна .
Энергия Гиббса в равновесии 9o \label{1.25} \]
Несколько замечаний о «свободной» энергии Гиббса
Свободная энергия не обязательно является «свободной» : Название «свободная энергия» для G привело к такой путанице, что многие ученые теперь будем называть ее просто энергией Гиббса. «Свободная» часть старого названия отражает происхождение термодинамики от паровой машины с ее интересом к преобразованию тепла в работу: ΔG — это максимальное количество энергии, которое может быть «высвобождено» из системы для выполнения полезной работы. Под «полезной» мы подразумеваем работу, отличную от той, которая связана с расширением системы. Чаще всего это электрическая работа (перемещение электрического заряда через разность потенциалов), но возможны и другие формы работы (осмотическая работа, увеличение площади поверхности).
Свободная энергия не является энергией : Гораздо более серьезная трудность с функцией Гиббса, особенно в контексте химии, заключается в том, что, хотя G имеет единицы измерения энергии (джоули, или в его интенсивной форме, Дж моль ^–1 ), ему не хватает одного из самых важных атрибутов энергии, заключающегося в том, что он не сохраняется. Таким образом, хотя свободная энергия всегда падает при расширении газа или при самопроизвольном протекании химической реакции, нет необходимости в компенсирующем увеличении энергии где-либо еще. Ссылка на G как на энергию также подкрепляет ложное, но широко распространенное представление о том, что любое изменение должно сопровождаться падением энергии. Но если принять, что энергия сохраняется, становится очевидным, что единственным необходимым условием изменения (будь то падение груза, расширение газа или химическая реакция) является перераспределение энергии. Величина –ΔG, связанная с Процесс представляет собой количество энергии, которая «разделяется и распределяется», что, как мы уже объяснили, является значением увеличения энтропии. Фактор -ΔG/T фактически идентичен ΔStotal, изменению энтропии мира, увеличение которого является первичным критерием любого изменения.
Свободная энергия даже не «настоящая» : G отличается от термодинамических величин H и S еще одним существенным образом: она не имеет физической реальности как свойство материи, тогда как H и S могут быть связаны с количеством и распределением энергии в совокупности молекул (например, третий закон термодинамики).