自由エネルギー

自由エネルギー:

熱力学における状態量の1つであり、化学変化を含めた熱力学的系の等温過程において、系の最大仕事(潜在的な仕事能力)、自発的変化の方向、平衡条件などを表す指標となる。

1882年にヘルムホルツが提唱した熱力学上の概念。

等温等圧過程の自由エネルギーと化学ポテンシャルとの研究はウィラード・ギブズにより理論展開された。

等温等積過程の自由エネルギー: ヘルムホルツの自由エネルギー

等温等圧過程の自由エネルギー:ギブズの自由エネルギー

F:  ヘルムホルツ自由エネルギー

G: ギブズ自由エネルギー

G = F + pV の関係にあり、体積変化が系外に為す仕事 pV の分だけ異なる。

熱力学第二法則より、系は自由エネルギーが減少する方向に進行。

閉じた系における熱力学的平衡条件は自由エネルギーが極小値をとること。