Gibbs Free Energy Bozeman Science English Turkish

Gibbs Free EnergyYouTube↗ IA↗(long shot)
Education 748.6K views 7.1K likes 142 dislikes 29 Jun 2011

Bozeman Science 1.4M subscribers N/A YouTube↗

Hi. It's Mr. Andersen and welcome to my podcast on Gibbs Free Energy. Whenever

Merhaba. Ben Andersen. Gibbs serbest enerjisi ile ilgili videoyu izliyorsunuz.

I get to Gibbs free energy in the year I can see my kids eyes gloss over and they're confused.

Her yıl ne zaman bu konuyu işlesem öğrencilerimin gözünün korktuğunu ve kafalarının karıştığını görüyorum.

And even Willard Gibbs talks about this in this quote. He said the idea of entropy and

Hatta William Gibbs'in bile bu durumla ilgili bir sözü var.

the second law of thermodynamics will seem far fetched and may repel beginners as obscure

Entropi ve termodinamiğin ikinci yasası size zoraki fikirler gibi gelebilir, yeni öğrenenlere muğlak kalabilir;

and difficult for comprehension. So what does that mean? I'm going to try and tackle something

biliyorum, kavramak için zor fikirler. Hadi, bugün yıllardır problem çıkaran bu konuyu halledelim!

that's been a problem for years. I'm going to try to make Gibbs free energy more understandable.

Gibbs serbest enerjisini size daha anlaşılabilir kılmaya çalışacağım.

So that you really know what it is and understand the power of it. Especially in biology. And

Umarım, size onun ne ve niçin önemli olduğunu kavratabilirim, özellikle de biyoloji çerçevesinde.

so I think the first place to start is the name itself. The idea of free kind of gets

Bence ilk olarak ismin kendisi ile işe başlayalım. "Serbest" kelimesi biraz işleri karıştırıyor.

in the way. And so what I'd like to go back to is old name, which it used to be called

Bu yüzden teorinin eski isminden bahsetmek istiyorum: "mevcut enerji".

available energy. And so let's thing of delta G as available energy. Or energy that we can

Delta G'yi (ΔG) mevcut enerji olarak düşünün ya da

actually use to do work. The other thing that I think makes it hard is the equation itself

iş yapmak için kullanabileceğimiz enerji olarak. Teoriyi zor yapan başka bir şey ise eşitliğin kendisinin kafa karıştırıcı olması.

is confusing. We've got delta G. We've got enthalpy. We've got entropy. We've got words

ΔG var, entalpi var, size yabancı gelebilecek harfler var...

that you're maybe not understanding. And so what I'm going to try to do is pare this down

Size bu ifadeyi olabilecek en kolay açıklama ile anlatmaya çalışacağım.

to the easiest explanation that I can. And then we can get into more of the specifics

Sonra da küçük ayrıntılardan bahsederiz.

a little bit later. And so the best place to start when you're trying to understand

Mevcut veya serbest enerjinin ne olduğunu anlamak istiyorsanız istemli tepkimeler

available energy or free energy is to look at spontaneous reactions. Spontaneous reactions

işe başlamak için en iyi yer. İstemli tepkimeler,

are reactions that once you give them a little bit of a push, they'll actually go on their

onlara küçük bir dürtü verdiğinizde kendi kendiliğine devam eden tepkimelerdir.

own. These reactions also will tend to release energy. And they give energy to their surroundings.

Ayrıca bu tepkimeler enerji verme eğilimindedir ve çevrelerine enerji yayarlar.

Quintessential example in life is cellular respiration. But let's not get there yet.

Bunların yaşamdaki en temel,öz örneği hücresel solunum.Neyse, daha oralara gitmeyelim.

So the three reactions that I'm going to talk about here are, number one a ball rolling

Burada üç tepkimeden bahsedeceğim.Bir numara:kaydıraktan yuvarlanan bir top,

down a slide. Number two, diffusion. And then number three, a cherry bomb that's exploding.

iki numara: difüzyon (yayılım), ve üç numara:patlayan bir bomba.

And so we're going to apply Gibbs free energy to each of these. So let's start with a ball

Her bir örneğe Gibbs serbest enerjisini uygulayacağız. Kaydırağın tepesindeki bir top ile başlayalım.

at the top of a slide. And the ball at the top of the slide is going to roll down to

Kaydıraktaki top aşağı yuvarlanacaktır.

the bottom. And so the first thing that I want to give you is what's called enthalpy

İlk olarak entalpi; yani bir sistemin toplam enerjisinden konuşalım.

or total energy of a system. And so if we say this is a system. What happens to the

Eğer buraya bir sistem dersek, top aşağıya doğru yuvarlandıkça

total energy of the system as the ball rolls down the slide? Well if you know anything

sistemin toplam enerjisine ne olur? Eğer potansiyel enerjinin ne olduğu hakkında bir fikriniz varsa

about potential energy, the amount of potential energy that we have up here is going to be

en baştaki potansiyel enerjinin aşağıdakinden miktar bazında fazla olacağını fark etmişsinizdir.

greater than the amount of potential energy that we have down here. And so the total energy

Ve böylelikle sistemin toplam enerjisi, yani entalpi veya H, de azalmış olur.

of a system, we'll call that H or enthalpy. The total energy of the system has gone from

Sistemin toplam enerjisi büyük H 'den küçük H ' ye düştü.

a big H to a little H. In other words the total energy of the system has decreased when

Başka bir deyişle, top yuvarlanınca sistemin toplam enerjisi azalmış oldu.

the ball rolls down. Now if I had to push it up again, then we would add energy to the

Eğer topu tekrar yukarı itmek istersem, sisteme enerji yüklemek zorunda kalırım.

system. But this is a spontaneous reaction. And the enthalpy or the total energy is decreasing.

Ancak bu istemli bir tepkime ve entalpi ya da toplam enerji azalıyor.

Now in biology we don't move around because of potential energy or mechanical potential

Bizler etrafta hareket etmiyoruz çünkü potansiyel enerji veye mekanik potansiyel enerji olguları var.

energy. In biology our energy or our potential energy is actually in these bonds. In other

Biyolojide bizim enerjimiz ya da bizim potansiyel enerjimiz aslında bu bağların içinde.

words there's a huge amount of potential energy in this bond between the carbon and the hydrogen.

Karbon ve hidrojenin arasındaki bağlarda muntazam bir enerji depoludur.

And so this right here is glucose. And if we can release some of that energy, we can

Bu molekül bir glikoz ve iş yapabilmek için bu enerjiyi açığa çıkarıyoruz.

do it to do work. And so again, what is H? H stands for the total energy of the system

Tamam, şimdi en baştan. H neydi? H bir sistemin toplam enerjisini belirtir

and it looks like in a spontaneous reaction that's actually going to get smaller. Or decrease.

ve istemli tepkimelerde giderek küçülür.

Okay. Next one. Let's talk about diffusion. So in diffusion imagine it right here that

Tamam. Sırada difüzyon var.Difüzyonu hayâl etmek için bu kabın içinde

we've got a bunch of molecules in this container and they're bouncing around. And I remove

birçok taneciğin, molekülün olduğunu ve etrafta birbirleriyle çarpıştıklarını düşünün.

this wall. So if I remove that wall, what's going to happen to the molecules? The molecules

Ve bu duvarı kaldırıyorum.Kaldırdığım zaman taneciklere ne olur?

are going to spread out to fill that area. We call that diffusion. Now entropy is, we

Tanecikler bu alanı doldurmak için yayılırlar. Ve işte buna difüzyon diyoruz. Entropi için S sembolünü kullanıyoruz

use the symbol S for that, entropy is a measure or the disorder of a system. Or sometimes

ve entropi bir sistemin düzensizliğinin ölçüsüdür.

we call that the randomness of the system. And so let's compare this. Right here we've

Bu düzensizliğe gelişigüzellik de diyebilirsiniz.Hadi bunu karşılaştıralım burada.

got a bunch of molecules on this side. And then we've got a lot of space over here. So

Bu tarafta bir grup taneciğim var ve diğer tarafta da çok büyük bir boşluğum.

what happens to the disorder of that system as I do diffusion? Well it's becoming more

Difüzyon gerçekleştikçe düzensizliğe ne olur? Daha düzensiz hâle gelir,

disordered. In other words the entropy is increasing. What's an example of that? Let's

ya da entropi artar. Bunun bir örneğini bulalım.

say I go into your room and your room's a mess. It looks like this. If I say clean up

Diyelim ki odanıza girdim ve odanız çok dağınık, karışık.Bu şekilde gözüküyor. Eğer odanı temizlemeni söylersem,

your room, then you could go like that. And so what happens through diffusion or in the

odanızı bu şekle getirirsiniz. Difüzyonda veye istemli bir tepkimede ne olur?

spontaneous reaction, well let's say remove this wall. What's going to happen now? We're

Duvarı kaldırıyorum ve şimdi ne gerçekleşir?

going to get even more disorder. So we're going to even get a bigger S value. And so

Düzensizlik artar ve daha büyük bir S değerine kavuşuruz.

in this spontaneous reaction it looks like the S value is increasing. Okay. Last one

O zaman bu istemli tepkimede S değeri artıyor gibi.

is that cherry bomb. So let's say we have a cherry bomb. We put it on the desk. Does

Son örneğimiz bu kiraz bomba.Farz edelim ki onu sıranın üstüne koyduk, patlar mı?

it explode? No. And one of the reasons it doesn't is the temperature is really low.

Hayır, ve patlamamasının bir sebebi de sıcaklığın oldukça düşük olmasıdır.

And so let's say I add a bonfire to the situation. So I increase the temperature. Does that make

Diyelim ki duruma bir de ateş ekledik. Sıcaklık artıyor. Bu tepkimeyi daha istemli yapar mı

it a more spontaneous reaction or is the reaction more likely to happen or less? Well it's more

veya tepkimenin gerçekleşmesi daha olası olur mu? Eğer sıcaklığı arttırırsam

likely to happen if I increase the temperature. More likely to get an explosion. Okay. So

tepkimenin gerçekleşmesi daha muhtemelleşir. Patlama kaçınılmaz gibi.

those three things, total energy or enthalpy, entropy or S, and temperature can effect spontaneous

Bu üç şey: entalpi veya toplam enerji, entropi (S), ve sıcaklık istemli tepkimeleri etkilerler.

reactions. And so now let's apply that to Gibbs free energy. And so before we actually

Ve şimdi bunları Gibbs serbest enerjisine uygulayalım. İfadeye geçmeden önce şurada birkaç işlem yapalım.

get to the equation, let's do a little algebra here. So let's say I wrote this equation.

Bu eşitliği yazdık: X = Y - AB.

X = Y - AB. Okay. So let's say we had this equation right here and I were to decrease

Y değerini azaltmak istediğimi varsayın.

this value, the Y value. What would that do to the X value? It would decrease it, right?

Bu azalış X 'e ne yapar? X'i azaltır, değil mi?

Let's say I were to increase the A value and increase the B value, what would that do to

Peki, ya A ve B değerlerini arttırmak istersem, bu X değerini nasıl etkiler?

the X value? Well since we're subtracting right here that would decrease it as well

Çıkarma işlemi yaptığımız için bu da azaltır.

or make it go even farther down. And so let's go back and summarize those three spontaneous

Şimdi geri dönüp bu üç istemli tepkimeyi özetleyelim.

reactions. In the first one the ball rolled down. So what happened to our H value? Well

İlkinde top yuvarlandı, H değerine ne olur?

our enthalpy of the system decreased. What should that do to our Gibbs free energy or

Sistemin entalpisi azaldı. Peki bu Gibbs serbest,mevcut enerjisini nasıl etkiler?

our available energy? It should decrease that value. What happened here when we increased

Onu azaltır. Peki burada sistemin entropisini arttırırsam ne gerçekleşir?

the entropy of the system or increased the delta S? Well if we increase the delta S that

Eğer delta (değişim)S' i arttırırsak bu da Gibbs serbest enerjisini azaltır.

should also decrease the Gibbs free energy. So now we have two things decreasing that.

Elimizde Gibbs serbest enerjisini azaltan iki şey var.

And what happened here? Well if we increase the temperature that made it more spontaneous.

Eğer sıcaklığı arttırıp tepkimeyi daha istemli yaparsak ne olur?

So if we increase that, we also decrease the Gibbs free energy. So what's the moral of

Sıcaklığı arttırırsak yine Gibbs serbest enerjisini azaltmış oluruz.

the story? Moral of the story is that if the delta G ever decreases or if it's ever less

Hikayeden ne çıkardık? Kıssadan hissemiz eğer delta G azalıyorsa, sıfırdan küçükse,

than zero, that's a spontaneous reaction. Likewise, if the delta G is greater than zero,

bunun istemli bir tepkime olduğudur. Benzer şekilde, eğer delta G sıfırdan büyükse,

let's turn to the next slide, that's going to not be a non-spontaneous reaction. Okay.

istemli olmayan bir tepkime olacaktır.

So in summary. If the delta G is less than zero that's a spontaneous reaction or we call

Özetle, delta G sıfırdan küçükse bu bir istemli tepkimedir, buna egzergonik veya enerji açığa çıkaran tepkime de denir.

that an exergonic reaction or an energy releasing reaction. If it's greater than zero that's

Eğer sıfırdan büyük isebu endergonik bir tepkimedir.

an endergonic reaction. And then finally if nothing happens to the available free energy

Son olarak, eğer mevcut enerjiye hiçbir şey olmuyorsa bu bir denge durumudur.

then it's just at equilibrium. The quintessential example of a spontaneous reaction in life

Yaşamda Gibbs serbest enerjinin en öz örneği hücresel solunumdur.

is going to be cellular respiration. Photosynthesis is an example of an endergonic reaction. And

Fotosentez endergonik (endotermik) bir tepkimedir.

so let's talk about each of those. So let's say we're doing cellular respiration. So what

Haydi bu ikisi hakkında konuşalım! Düşünün ki hücresel solunum yapıyorsunuz.

I said earlier is that glucose has a certain amount of energy within the bonds. And so

Daha önce de söylediğim gibi glikoz içindeki bağlarda belirli bir miktar enerji depolar.

let's do cellular respiration. So I take in sugar, my body is going to combine that with

Haydi, hücresel solunum yapalım! Şeker yiyorum ve vücudum bu şekeri oksijen ile birleştiriyor.

oxygen. We're going to convert that to carbon dioxide and water. So let's animate and see

Ve bunu karbondioksit ve suya çevireceğiz.Haydi bunu canlandıralım ve neler olduğunu görelim!

what happens. Wow. So a lot of stuff happens. So let's go back. So first of all let's look

Vaov, çok şey oldu! Geri saralım ve ilk olarak

at the entropy of the system. What happened? Did it become more or less ordered? It seems

sistemin entropisine bakalım. Ne gerçekleşti? Daha az mı yoksa fazla mı düzenlileşti?

like it became more random for sure. What happened to the enthalpy of the system? Well

Daha gelişigüzel oldu gibi. Sistemin entalpisine ne oldu?

we're releasing energy. So we have energy out here. So we have released energy. That

Enerji açığa çıkıyor, yani burada bir enerji var. Enerji açığa çıkarttık.

means that the total energy that was contained within those bonds has actually decreased.

Bu demektir ki bağlardaki enerji azaldı.

And so you can look at the value right down here. The delta G of cellular respiration

Buradaki değere bakabilirsiniz. Hücresel solunumun delta G'si -686 kcal/mol.

is -686 kcal/mol. That means if you had a bout a third of a pound of glucose or sugar,

Bu demektir ki eğer vücudunuza yakmak için 1/3 pound ( yaklaşık 151 gram) şeker alırsanız,

you were to break that down in your body, you would release about 686 calories, big

yaklaşık olarak 686 kalori açığa çıkar, fazla enerji!

C, of energy. So we call that an exergonic reaction. Or it's releasing energy. Now we

Ve buna egzergonik (egzotermik) tepkime diyoruz, enerji açığa çıkarıyor.

can actually plot that on a energy diagram. So glucose itself had a certain amount of

Bunu aslında bir enerji diyagramına çizebiliriz.Glikozun kendisi başlangıçta belirli bir miktar enerjiye sahipti.

free energy to start with. But in this cellular respiration, we end up with less energy. So

Ancak hücresel solunumu daha az enerji ile bitirdi.

this is a spontaneous or a exergonic reaction. Now it doesn't just explode into flames, the

Bu yüzden bu bir istemli veya egzergonik bir tepkimedir. Tabii ki de glikoz alevlerle patlamıyor.

sugar that's sitting on your counter or the sugar that's inside your body. And so in order

Bu glikoz tezgahınızdaki ya da vücudunuzdaki glikozun aynısı. Bunu bir işe başlatmak için

to get that to work, you have to put a certain amount of energy into the system. And that

sisteme belirli bir miktar enerji vermeniz gerekir.

amount of energy we call activation energy. And so if you look back to the first three

Bu enerjiye aktivasyon enerjisi diyoruz. Eğer ilk üç örneğimizi düşünürseniz

examples I gave you, the ball just didn't roll down the slide on its own. You had to

top kendi kendiliğine kaydıraktan yuvarlanmamıştı.Onu itmeniz gerekiyordu.

push it. And the cherry bomb just didn't explode on its own. You had to add a little bit of

Bomba da kendi kendiliğine patlamamıştı. Ona biraz enerji eklemek zorundaydınız.

energy to that. We call that activation energy. But there's a net loss in energy. And so we

Buna aktivasyon enerjisi diyoruz. Ancak enerjide net bir kayıp var.

call that an exergonic reaction. Let's think about photosynthesis. What do you need for

Bir de fotosentezi düşünelim. Fotosentez için neye ihtiyacımız var?

photosynthesis? Really only three things. Carbon dioxide, water and sunlight. Oh, four

Üç şey: karbondioksit, su ve güneş ışığı.

things. Because you also need plants. And so in photosynthesis what happens, well we

Aah, dört şey! Çünkü bitkiye de ihtiyacımız var. Peki, fotosentezde ne gerçekleşir,

store that energy in glucose. And so if we look at our delta G value it's a positive

bu enerjiyi glikoza depolarız. Delta G değerine bakarsak pozitif, yani endergonik bir tepkime.

or we call that a endergonic reaction. If we were to actually draw the energy diagram

Bunun enerji diyagramı çizilirse,

of that, we'd have a lower amount of energy to start with. A greater amount of energy

başlangıçta az miktar enerjimiz olur ve sonda büyük bir miktar.

at the end. And so we're storing energy. And then it has more energy at the end in the

Aslında enerjiyi depoluyoruz. Ve sonuçta glikoz formunda daha büyük bir enerji oluyor.

form of that glucose. Now where do we get the activation energy? In photosynthesis we

Aktivasyon enerjisini nereden buluyoruz?Fotosentezde bu enerji

get that from the sun. And so those two reactions, releasing energy and storing energy allow

Güneş'ten gelir.Bu iki tepkime, enerjiyi depolamak ve enerjiyi açığa çıkarmak yaşamı olabilir kılar.

life to exist. But our day to day life doesn't use glucose. Doesn't use, we do use glucose,

Ancak gündelik yaşantımız glikoz kullanmıyor.

but our second to second kind of a functioning doesn't use glucose. We actually use something

Kullanır, ancak anlık fonksiyonlarda kullanmaz.

called ATP. And so ATP or adenosine triphosphate is the energy coinage of our cells. It's what

Gerçekte ATP denilen şeyi kullanıyoruz. ATP, adenozintrifosfat, hücrelerimizin enerji kaynağıdır.

you're using right now. We can store it as energy and then we can kind of cash it in.

Şu anda kullandığınız şey. O enerji gibi depolanabilir ve sonra da ondan fayda sağlarız.

So let me show you what happens. ATP is broken down into ADP and it releases a certain amount

Şimdi size ne gerçekleştiğini göstereceğim. ATP, ADP'ye yıkılır ve belirli bir miktar enerji açığa çıkar.

of energy. If we look at that the breakdown of ATP to ADP or adenosine diphosphate, it

Eğer yıkım sonucu oluşan bu ADP'ye bakarsak, iki tane fosfat grubu burada ve bir tane daha,

only has two phosphates right here, plus a phosphate group, is an exergonic or the delta

G value is going to be negative. If we go back and convert that ADP back into ATP, now

egzergoniktir yani delta G değeri negatif olur. Eğer tersten gidip ADP'yi ATP'ye dönüştürmek istersek,

you can see right here our delta G value is actually positive. Or if we break it, we release

bur da da gördüğünüz gibi delta G değeri pozitif olur. Ya da onu kırarsak, enerji açığa çıkar ve

energy and then we can store that again when we make ATP again. And so right now when you

bu enerjiyi ATP olarak tekrar depolayabiliriz. Şimdi parmağınızı oynatırsanız

move your finger like this, what's actually powering that muscle is ATP releasing energy.

kasınıza güç veren şey aslında enerji açığa çıkaran ATP'dir.

Allows that muscle to contract and then we can do that over and over and over again.

Çıkan bu enerji parmağınızın kasılmasını sağlar ve bunu defalarca yapabiliriz.

And so you use respiration to get energy. But we actually store that in ATP over time.

Hücresel solunumu enerji elde etmek için yaparız. Ancak bu enerjiyi ATP'de depolarız.

So what is the secret of life? And how does all of this work? Well energy comes from the

Yaşamın sırrı nedir? Ve nasıl bu işin hepsini yapıyor? Aslında enerji güneşten geliyor.

sun. So we have a certain amount of energy up here. And we store that energy through

Burada belirli miktarda enerjimiz var. Ve bu enerjiyi fotosentez ile şekerlerde depoluyoruz.

photosynthesis in sugars. And so the release of energy by the sun, the delta G is going

Güneşten gelen bu enerjiyi açığa çıkartmak için delta G sıfırdan küçük olmalıdır.

to be less than zero. It's an exergonic or an energy releasing reaction. But photosynthesis,

Bu bir egzergonik yani enerji açığa çıkaran tepkimedir. Ancak fotosentez,

photosynthesis is going to have a delta G value that is greater than zero. In other

sıfırdan büyük bir delta G değerine sahiptir.

words it requires energy and it pairs that to the energy coming from the sun. Next we

Yani süreç enerji gerektirir ve bu enerji güneşten gelen enerji ile eşleşir.

make bread out of that. And then through cellular respiration, respiration, we are going to

Sonra ondan ekmek yaparız ve hücresel solunum ile enerjiyi açığa çıkarırız.

release energy. So the delta G value now is less than zero. We use that to store ATP.

Şimdi delta G değeri sıfırdan küçüktür.Bunu ATP depolamak için kullanırız.

Now that ATP is used to breakdown into ADP. And so that's going to be a delta G value

ATP, ADP'ye yıkılmak için kullanılır ve bu yüzden delta G değeri sıfırdan küçük olur ve

of less than zero and that's going to release energy. But to convert that ADP back into

enerji açığa çıkar. Ama bu ADP'yi tekrar ATP'ye dönüştürmek istersek

ATP is going to be a delta G value greater than zero. And so available energy and free

delta G değeri sıfırdan büyük olur.

energy is super important. It's converting energy in sun eventually into energy that

Mevcut (serbest) enerji muntazam önemlidir.Güneşteki enerjiyi kullanabileceğimiz enerjiye dönüştürür.

we can use. And eventually that energy ends as heat. So the energy is converted that whole

Ve bu enerji ısı olarak sonlanır. Süreç boyunca enerji dönüştürülür ve

way through but it just becomes more and more disordered as we get to the end. And so that's

sona doğru daha fazla düzensizleşir.

free energy. And I hope that's helpful.

İşte bu serbest enerji. Umarım size yardım etmiştir.