Énergie et stabilité gratuites:
* Énergie libre inférieure =stabilité plus élevée: Un système avec une énergie libre plus faible est plus stable. Cela signifie qu'il est moins susceptible de changer ou de réagir spontanément. Pensez à un rocher au fond d'une colline - il a une énergie potentielle plus faible et est plus stable qu'un rocher perché sur le dessus.
* Les processus spontanés diminuent l'énergie libre: Les processus qui se produisent spontanément (sans entrée externe) entraînent toujours une diminution de l'énergie libre du système. Il s'agit d'un principe fondamental de la thermodynamique.
* équilibre: Un système est à l'équilibre lorsque son énergie libre est au minimum. Cela signifie que le système est dans son état le plus stable et ne subira pas d'autres changements spontanés.
Capacité d'énergie et de travail libre:
* L'énergie libre représente la quantité maximale de travail qu'un système peut faire: Le changement d'énergie libre (ΔG) représente la quantité d'énergie disponible pour effectuer un travail utile.
* négatif Δg =le travail est effectué par le système: Si ΔG est négatif, le système libère de l'énergie libre et peut effectuer des travaux sur son environnement. Il s'agit d'un processus exergonique. Exemples:
* Respiration cellulaire:la dégradation du glucose libère l'énergie libre, qui est utilisée pour synthétiser l'ATP (adénosine triphosphate), la monnaie énergétique des cellules.
* Combustion du carburant:La combustion de carburants libère de l'énergie libre pour produire des moteurs de chaleur et de conduite.
* Δg =positif =travail est requis pour le processus: Si ΔG est positif, le système nécessite une entrée d'énergie pour se poursuivre. Il s'agit d'un processus d'endergonique. Exemples:
* Synthèse des protéines:les cellules doivent investir une énergie libre pour créer de nouvelles protéines à partir d'acides aminés.
* Photosynthèse:Les plantes ont besoin d'énergie du soleil pour convertir le dioxyde de carbone et l'eau en glucose.
Concepts clés:
* enthalpy (h): L'énergie totale d'un système, y compris l'énergie interne et les travaux de volume de pression.
* Entropie (s): Une mesure du trouble ou de l'aléatoire dans un système.
* température (t): Une mesure de l'énergie cinétique moyenne des particules dans un système.
la relation:
L'équation énergétique libre de Gibbs relie ces concepts:
Δg =ΔH - TΔS
* ΔH est le changement d'enthalpie.
* ΔS est le changement d'entropie.
* t est la température à Kelvin.
en résumé:
L'énergie libre est un concept fondamental de la thermodynamique qui relie la stabilité et la capacité de travail. En comprenant la relation entre l'énergie libre et ces concepts, nous pouvons prédire la direction des processus spontanés et analyser les besoins énergétiques pour diverses réactions et processus dans les systèmes biologiques.
