热力学自由能

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热力学当中,自由能指的是在某一个热力学过程中,系统减少的内能中可以转化为对外作功的部分,它衡量的是:在一个特定的热力学过程中,系统可对外输出的“有用能量”。

吉布斯自由能和亥姆霍兹自由能[编辑]

对不同的热力学过程,可以定义不同的“自由能”。最常见的有吉布斯自由能和亥姆霍兹自由能。

  • 吉布斯自由能定义在等温等压过程中,容易用实验测量化学反应前后吉布斯自由能的改变,在化学中常用。
G = U - TS + pV = H - TS

H是系統的 (即熱含量)

S是系統的

△G > 0,表示唯有對系統施加能量,才能改變系統的平衡位置。

△G < 0,則表示系統會自動發生。(Spontaneous)

A=U-TS

术语和符号的含混[编辑]

历史上,对“自由能”这一术语的使用在不同学科中存在不同。

  • 化学当中,自由能指的是吉布斯自由能,以F表示,同时称亥姆霍资自由能为“亥姆霍兹函数”,以示区别。
  • 物理学当中,自由能指的亥姆霍兹自由能,以F表示,同时称吉布斯自由能为“吉布斯函数”,以示区别。

现在,一般以G表示吉布斯自由能,以A表示亥姆霍兹自由能,避免使用F