깁스의 자유에너지와 평형

3. 자발성과 자유에너지 자유에너지는 화학 또는 물리반응이 자발적으로 일어날 것인지를 예측하는데 가장 유용한 열역학 함수이다. 제1법칙과 제2법칙의 요건을 동시에 갗추고 있으므로 평형을 나타내는 데에 이상적이다. 계의 상태가 1에서 2로 변할 때 항상 일정한 T 와 P1 = P2 = P 으로 한다. 계가 주위를 변화시키는데 한일은 P(V2-V1)이지만 일반적인 계에서는 다른 형태의 일이 있을 수 있으므로 이를 W`(전기적일)라 표시하고 이렇게 정의 할 수 있다. -W=-W`+P(V2-V1) 가역과정에서는 일정한 온도와 압력에서 계의 일이 최대가 되므로 -W`max=-(G2-G1) G의 변화는 부피변화를 수반하지 않고도 얻을 수 있는 최대 일의 척도이다. 자유에너지 개념의 가치가 이것이다. 자연계의 대부분의 반응에는 PV변화가 거의 없고 상호 작용력이나 화학적인 상태의 변화가 일어나므로 자유에너지가 이러한 과정으로부터 얻을 수 있는 최대일 의 척도가 된다. 일정한 온도에서 고립 계는 주위로부터 일을 받을 수 없지만 자발적인 일을 할 수 있다. 자유에너지를 사용해서 일을 하면 자발적인 반응에서 G가 감소하여야 한다. 제약이 없을 경우에는 G가 최소 값이 될 때까지 계는 연속적으로 변화하여 G가 최소일 때 계의 상태를 평형이라 한다. 즉 △G〈0은 변화의 방향을 결정해주는 것이며 △G=0은 평형조건이다. 내부 에너지의 큰 증가와 질서도가 큰 것은 분자적으로 동일한 근거-강한 응집력이 존재하기 때문이다. 예로 얼음에서 물분자들은 반데르발스 상호작용과 수소결합에 의해 강하게 결합되어 있으며 이러한 힘을 깨뜨리기 위해서 질서정연하게 배열되어 있는 물분자에 큰 운동에너지를 가해주어야 한다. 4. 온도에 따른 자유에너지의 변화 특정한 온도 범위에서 엔트로피 변화가 매우 작을 때는 △G=-S△T로 쓰고 그 온도 범위에서는 절대엔트로피 S를 사용한다. 비교적 온도변화…
특정한 온도 범위에서 엔트로피 변화가 매우 작… Gibbs 에너지 에너지