Entalpie liberă

Potențiale termodinamice
Energie internă	${\displaystyle U\left(S,V,N\right)\,}$
Entalpie	${\displaystyle H\left(S,p,N\right)\,}$
Energie liberă	${\displaystyle F\left(T,V,N\right)\,}$
Entalpie liberă	${\displaystyle G\left(T,p,N\right)\,}$
modifică

Termodinamică
Schema unei mașini termice Carnot
Ramuri Clasică Statistică Chimică Cuantică de echilibru / de neechilibru
Principii Zero Primul Al doilea Al treilea
Sisteme Izolat Închis Deschis Adiabatic Stare Ecuație de stare Gaz ideal Gaz real Stare de agregare Fază Echilibru radiativ termic Volum de control Instrumente Procese Destindere liberă Izobar Izocor Izotermic Adiabatic exponent Izentropic Izentalpic Politropic Cvasistatic Reversibil Ireversibil disipare Cicluri Carnot Direct Inversat Randament și eficiență Diagrame termodinamice p-V T-s h-s p-h h-x
Propertăți ale sistemelor Notă: Parametri conjugați cu italice Proprietăți intensive și extensive Funcții de proces Lucru mecanic Căldură Funcții de stare Temperatură / Entropie Presiune (internă, parțială) / Volum Potențial chimic / Număr de particule Titlul vaporilor Proprietăți reduse
Proprietăți ale materialelor Capacitate termică masică  ${\displaystyle c=}$ ${\displaystyle T}$ ${\displaystyle \partial S}$ ${\displaystyle N}$ ${\displaystyle \partial T}$ Coeficient de compresibilitate  ${\displaystyle \beta =-}$ ${\displaystyle 1}$ ${\displaystyle \partial V}$ ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle \partial p}$ Coeficient de dilatare volumică  ${\displaystyle \alpha =}$ ${\displaystyle 1}$ ${\displaystyle \partial V}$ ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle \partial T}$
Ecuații Teorema lui Carnot Teorema lui Clausius Relația fundamentală Ecuația căldurii Legile gazelor ideale Stări corespondente Relațiile Maxwell Relațiile Onsager Ecuațiile Bridgman Tabel cu ecuații termodinamice
Potențiale Energie internă: ${\displaystyle U(S,V)}$ Energie liberă: ${\displaystyle F(T,V)=U-TS}$ Entalpie: ${\displaystyle H(S,p)=U+pV}$ Entalpie liberă: ${\displaystyle G(T,p)=H-TS}$ Entropie liberă
Istorie Cultură Istorie Generală Istoria entropiei Istoria perpetuum mobile Filozofie Entropia ca disipare Entropie și timp Clichetul brownian Demonul lui Maxwell Paradoxul morții termice Paradoxul lui Loschmidt Teorii Teoria caloricului Forța vie Echivalentul mecanic al caloriei Putere motrice Lucrări fundamentale An Inquiry Concerning ... Heat On the Equilibrium of Heterogeneous Substances Réflexions sur la puissance motrice du feu
Personalități Bernoulli Boltzmann Bridgman Carathéodory Carnot Clapeyron Clausius de Donder Duhem Gibbs von Helmholtz Joule Kelvin Lewis Massieu Maxwell von Mayer Nernst Onsager Planck Rankine Smeaton Stahl Tait Thompson van der Waals Waterston
Categorie
v d m

Entalpia liberă (sau energia liberă Gibbs, denumirea recomandată de IUPAC fiind Gibbs energy sau Gibbs function)^[1] este o funcție de stare a unui sistem termodinamic, definită de Josiah Willard Gibbs în opera sa despre echilibrele chimice și interfazice ale substanțelor. Entalpia liberă e legată de alte mărimi termodinamice fundamentale prin relația

${\displaystyle \quad G=H-TS=U-\sum _{i=1}^{n}X_{i}\,x_{i}-TS,\,}$

unde ${\displaystyle H\,}$ este entalpia, ${\displaystyle T\,}$ temperatura, ${\displaystyle S\,}$ entropia, iar ${\displaystyle U\,}$ energia internă. Sistemul considerat are ${\displaystyle n\,}$ grade de libertate mecanice, ${\displaystyle x=\left(x_{1},...,x_{n}\right),}$ sunt variabilele de poziție (lungimi, arii, volume, unghiuri), iar ${\displaystyle X=\left(X_{1},...,X_{n}\right),}$ variabilele de forță (generalizate) conjugate.

Într-o transformare izotermă la variabile de forță constante, un sistem va atinge o stare finală de echilibru termodinamic corespunzătoare unui minim al entalpiei libere.^[2]

Exprimată ca funcție de temperatură și de variabilele de forță, entalpia liberă este un potențial termodinamic.

Conceptul a fost introdus de Josiah Willard Gibbs în opera sa On the Equilibrium of Heterogeneous Substances.

Entalpia și energia libere sunt concepte care reformulează conceptul mai vechi de afinitate chimică. Definiția dată de IUPAC afinității A e prin derivată parțială a entalpiei libere G de reacție în raport cu avansarea reacției ξ la presiune și temperatură constante^[3]:

${\displaystyle A=-\left({\frac {\partial G}{\partial \xi }}\right)_{p,T}.}$

Fie o cantitate de fluid, care poate fi un amestec de ${\displaystyle c\,}$ componente specii diferite de substanțe chimice. O stare de echilibru a acestui sistem este complet descrisă de variabilele temperatură ${\displaystyle T,\,}$ presiune ${\displaystyle p\,}$ și cantitățile în care sunt prezente componentele sale ${\displaystyle N=\left(N_{1},...,N_{c}\right)\,}$.^[4] Entalpia liberă ${\displaystyle G\left(T,p,N\right)=U+pV-TS\,}$ este un potențial termodinamic. Diferențiala totală

${\displaystyle dG=-S\,dT+V\,dp+\sum _{k=1}^{c}\mu _{k}\,dN_{k}\,}$

furnizează ecuațiile de stare (bazate pe derivate parțiale)

${\displaystyle \left({\frac {\partial G}{\partial T}}\right)_{p,\{N_{k}\}}=-S,\quad \left({\frac {\partial G}{\partial p}}\right)_{T,\{N_{k}\}}=V,\quad \left({\frac {\partial G}{\partial N_{j}}}\right)_{T,p,\{N_{k\neq j}\}}=\mu _{j}.}$

Pentru o reacție chimică entalpia liberă de reacție arată sensul de desfășurare al reacției în anumite condiții de temperatură și presiune^[5]. Se poate exprima în funcție de entalpia și entropia de reacție:

${\displaystyle \Delta G=\Delta H-T\Delta S\,}$ la temperatură constantă

Această funcție termodinamică se raportează la o valoare de referință numită entalpie liberă standard.

${\displaystyle \Delta _{r}G=\Delta _{r}G^{\circ }+RT\ln Q_{r}\,}$ pentru starea de neechilibru

${\displaystyle \Delta _{r}G^{\circ }=-RT\ln K\,}$ pentru echilibru chimic

Q_r câtul de reacție care la echilibru chimic e egal cu mărimea constantă de echilibru K.

În expresia diferențială a energiei libere Gibbs dG aplicată funcționării unei celule electrochimice apare tensiunea electromotoare a celulei sub forma unui produs cu cantitatea de electricitate generată sau absorbită într-o celulă electrochimică:

${\displaystyle dG=-SdT+VdP+{\mathcal {E}}dQ\ ,}$

La temperatură și presiune constante, entalpia liberă a unei reacții poate fi determinată prin intermediul tensiunii electromotoare E a unei celule electrochimice:

${\displaystyle \Delta G=-zFE\,}$

${\displaystyle \Delta G^{\circ }=-zFE^{\circ }\,}$

• Fermi, Enrico: Thermodynamics, Dover Publications, 1956, ISBN 978-0-486-60361-2. Google books,
• Zoltán Gábos, Oliviu Gherman: Termodinamica și fizica statistică, Editura Didactică și Pedagogică, 1964, 1967
• George C. Moisil: Termodinamica, Editura Academiei RSR, București, 1988,
• I.G. Murgulescu, R. Vîlcu: Introducere în chimia fizică vol. III Termodinamică chimică, Editura Academiei RSR, București, 1982
• Costin Nenițescu, Chimie Organică, ediția a VIII-a, volumul I, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1980
• Stoian Petrescu, Valeria Petrescu: Principiile termodinamicii - Evoluție, fundamentări, aplicații, Editura Tehnică, București, 1983
• Ion M. Popescu: Fizica - Termodinamica, Editura Politehnica Press, București, 2002
• Șerban Țițeica: Termodinamica, Editura Academiei Republicii Socialiste România, București, 1982.
• V. Kirillin, V. Sîcev, A. Șeindlin: Termodinamica, Editura Științifică și Enciclopedică, 1985, (traducere din limba rusă)

• Potențial termodinamic
• Potențial chimic
• Sistem chimic
• Entalpie
• Energie liberă

Portal Fizică

• en Enthalpie libre Arhivat în 29 decembrie 2009, la Wayback Machine.