Calculadora de energia livre de Gibbs

A energia livre de Gibbs indica se um processo químico ou físico pode avançar de forma espontânea a temperatura e pressão constantes. A relação isotérmica definidora é Delta G igual a Delta H menos T vezes Delta S: a variação de entalpia é o termo impulsor de tipo calor, o produto da temperatura absoluta e da variação de entropia é o termo de desordem, e a diferença é a energia livre disponível para trabalho não de expansão. Quando Delta G é negativo o processo direto é espontâneo nessas condições; quando é positivo o inverso é favorecido; quando é zero o sistema está em equilíbrio nessa temperatura. Esta calculadora recebe três números finitos —variação de entalpia, variação de entropia e temperatura em kelvin—, devolve Delta G junto com o produto intermediário T Delta S e um rótulo claro de espontaneidade, e rejeita temperaturas kelvin negativas fisicamente inválidas em vez de inventar um resultado sem sentido. Mantenha coerentes as unidades de energia entre Delta H e Delta S (por exemplo ambas em quilojoules por mol, ou ambas em joules por mol com unidades de entropia coincidentes).

Como a energia livre de Gibbs é calculada a partir de ΔH, ΔS e T

Parta da identidade termodinâmica clássica da variação de energia livre de Gibbs a temperatura constante: Delta G igual a Delta H menos T vezes Delta S. Aqui Delta H é a variação de entalpia do processo, Delta S é a variação de entropia do sistema e T é a temperatura absoluta na escala kelvin.

O produto T Delta S tem as mesmas unidades de energia que Delta H uma vez que você expressa Delta S como energia por kelvin na família de unidades correspondente, de modo que a diferença é uma variação de energia livre bem definida. Fisicamente, a entalpia captura o calor trocado a pressão constante enquanto o termo T Delta S responde pela porção de energia ligada à produção ou consumo de entropia; a energia livre é o que resta disponível para trabalho útil além do trabalho de expansão.

As convenções de sinal seguem os livros de química: Delta H negativo é exotérmico, Delta S positivo aumenta a desordem, e a combinação pode tornar Delta G negativo mesmo para processos endotérmicos se temperatura e entropia cooperam. A temperatura absoluta não deve ser negativa; valores kelvin abaixo de zero são rejeitados porque ficam fora da escala termodinâmica de temperatura usada nesta fórmula. Zero kelvin é aceito como caso limite matemático e produz Delta G igual a Delta H.

Campos ausentes, strings não numéricas, NaN e Infinity falham na validação antes de qualquer aritmética.

Onde os cálculos de energia livre de Gibbs aparecem no trabalho real

Cursos de química geral e físico-química atribuem intermináveis tabelas de sinais de Delta G, limiares de temperatura em que a espontaneidade se inverte e comparações de reações impulsionadas por entalpia versus entropia; um único oráculo confiável que devolve tanto o número quanto a classe de espontaneidade agiliza a correção e a montagem de demos. Engenheiros de processo que triam condições de reação a pressão fixa estimam se um caminho candidato é termodinamicamente favorável antes de investir em cinética ou estudos de catalisador.

Pesquisadores de materiais e baterias comparam variações de energia livre de transformações de estado sólido concorrentes na temperatura de operação. Modelos ambientais e de geoquímica avaliam a afinidade de dissolução ou precipitação mineral com a mesma relação isotérmica uma vez que Delta H e Delta S tabulados estejam em mãos.

Se mais adiante você só precisar da variação de entropia a partir do calor sobre a temperatura, integrais de capacidade calorífica, constantes de equilíbrio van't Hoff ou energias livres de formação tabuladas em bancos de dados, trate-os como intenções de busca e páginas de aterrissagem separadas em vez de sobrecarregar esta calculadora isotérmica de Gibbs.