Calculateur d'Énergie Libre de Gibbs

Énergie libre de Gibbs, un concept fondamental en thermodynamique, quantifie la quantité maximale de travail qu'un système peut effectuer à température et pression constantes, à l'exclusion du travail d'expansion volumique. Elle est essentielle pour déterminer la spontanéité des réactions.

Contexte historique

Développée par Josiah Willard Gibbs à la fin du XIXe siècle, l'énergie libre de Gibbs a révolutionné la compréhension de la thermodynamique chimique en fournissant un critère clair pour la spontanéité des processus. Il s'agissait d'une avancée significative par rapport aux concepts existants d'enthalpie et d'entropie.

Formule de calcul

L'énergie libre de Gibbs (\(G\)) est calculée comme suit :

\[ G = H - TS \]

où :

• \(G\) représente l'énergie libre de Gibbs,
• \(H\) est la variation d'enthalpie (\(ΔH\)),
• \(T\) est la température absolue en Kelvin (\(K\)),
• \(S\) est la variation d'entropie (\(ΔS\)).

Exemple de calcul

Supposons qu'une réaction présente une variation d'enthalpie (\(ΔH\)) de -200 Joules, une variation d'entropie (\(ΔS\)) de -0,1 Joules par Kelvin, à une température (\(T\)) de 298 K. L'énergie libre de Gibbs (\(G\)) peut être calculée comme suit :

\[ G = -200 - (298 \times -0,1) = -170 \text{ Joules} \]

Importance et scénarios d'utilisation

L'énergie libre de Gibbs est cruciale pour prédire la direction des réactions chimiques, évaluer la faisabilité des réactions et l'efficacité énergétique dans divers processus, y compris les systèmes biologiques et les applications industrielles.

FAQ courantes

1. Qu'est-ce qui détermine une réaction spontanée ?

   • Une réaction est considérée comme spontanée si l'énergie libre de Gibbs est négative, indiquant que le processus peut se produire sans apport d'énergie externe.

2. Comment la température affecte-t-elle l'énergie libre de Gibbs ?

   • La température influence directement l'énergie libre de Gibbs par le terme \(TS\), affectant la spontanéité des réactions dépendantes de la température.

3. L'énergie libre de Gibbs peut-elle prédire l'équilibre ?

   • Oui, lorsque l'énergie libre de Gibbs est nulle, le système est à l'équilibre, indiquant qu'il n'y a pas de variation nette de la composition du système au fil du temps.

Comprendre l'énergie libre de Gibbs permet de naviguer dans les complexités des réactions chimiques et des processus thermodynamiques, en fournissant une base quantitative pour les considérations de spontanéité et d'équilibre.