Mathos AI | 吉布斯自由能計算器 - 立即計算 ΔG

吉布斯自由能計算器的基本概念

什麼是吉布斯自由能?

吉布斯自由能，記為 $G$，是一種熱力學勢，可以測量在恆溫和恆壓下，熱力學系統能夠進行的最大可逆功。這是化學和物理中的一個重要概念，因為它有助於預測化學反應和相變的方向。吉布斯自由能由以下方程式定義：

$$G = H - TS$$

其中 $H$ 是焓，$T$ 是以開爾文為單位的絕對溫度，$S$ 是熵。吉布斯自由能變化，D G，對於確定過程的自發性尤其重要。

計算吉布斯自由能的重要性

計算吉布斯自由能對於了解化學反應或物理過程是否會自發發生至關重要。負的 D G 表示一個自發過程，而正的 D G 則表示非自發過程。當 D G 為零時，系統處於平衡狀態。這種計算在化學、材料科學和環境科學等領域至關重要，因為預測反應行為非常關鍵。

如何使用吉布斯自由能計算器

步驟指南

1. 收集所需數據: 獲取過程中所需的焓變化 (D H)、熵變化 (D S) 和溫度 ($T$) 的數值。

2. 如有需要，轉換單位: 確保所有單位一致。例如，如果 D H 以千焦耳為單位，而 D S 以焦耳為單位，則通過除以 1000 將 D S 轉換為千焦耳。

3. 使用吉布斯自由能公式:

   D G = D H - TD S

4. 進行計算: 將數值代入公式中計算 D G。

5. 解讀結果: 根據 D G 的符號判斷過程的自發性。

避免常見錯誤

• 單位不一致: 確保所有單位一致，特別是在處理焓和熵時。
• 溫度轉換: 總是通過在攝氏值上加上 273.15 來轉換溫度為開爾文。
• 符號錯誤: 在將數值代入公式時注意 D H 和 D S 的符號。

吉布斯自由能計算器在現實世界中的應用

在化學中的應用

在化學中，吉布斯自由能計算用於預測化學反應的自發性。例如，在通過哈伯-波什法合成氨的過程中，計算 D G 有助於確定反應自發發生的條件。

工業和環境應用

在工業中，吉布斯自由能被用來優化過程，例如設計高效能量系統如燃料電池和電池。在環境科學中，它有助於評估修復過程的可行性，例如去除水中污染物。

吉布斯自由能計算器的常見問題

吉布斯自由能計算中使用的單位是什麼?

吉布斯自由能的單位通常是焦耳 (J) 或千焦耳 (kJ)。在進行計算時，確保單位一致非常重要。

溫度如何影響吉布斯自由能?

溫度直接通過方程 D G = D H - TD S 中的 TD S 項影響吉布斯自由能。隨著溫度升高，熵變化對 D G 的影響變得更加顯著。

吉布斯自由能可以是負的嗎?

是的，吉布斯自由能可以是負的。負的 D G 表示在給定條件下，過程是自發的。

吉布斯自由能與焓有什麼區別?

吉布斯自由能測量系統可獲得的最大可逆功，而焓表示總熱含量。吉布斯自由能同時考慮焓和熵，提供更全面的系統工作潛力的測量。

吉布斯自由能與反應自發性如何相關?

吉布斯自由能直接與反應的自發性相關。負的 D G 表示自發反應，正的 D G 表示非自發反應，而 D G 為零表示平衡。