У термодинаміці вільна енергія Гіббса також відома як вільна ентальпія, що є термодинамічним потенціалом, який може бути використаний для розрахунку максимальної оборотної роботи, яку термодинамічна система може виконувати при постійних температурі та тиску (ізотермічна, ізобарична).
Так само, як і в механіці, де зменшення потенційної енергії визначається як максимальна робота, яку можна виконати, різні потенціали мають різне значення. Падіння вільної енергії Гіббса (Джоулі в міжнародних одиницях) - це максимальна кількість нерозширених робіт, яку можна витягнути із закритої термодинамічної системи; цього максимуму можна досягти лише за допомогою цілком оборотного процесу.
Коли система оборотно змінюється від початкового стану до кінцевого, зменшення вільної енергії Гіббса дорівнює роботі, виконаній системою, до її середовища, зменшеній роботою сили тиску.
Вільна енергія Гіббса позначається G і виражається у рівнянні G = H - TS.
Рівняння Гіббса Гельмгольца:
ΔG = ΔH - TΔS
Це рівняння дуже корисно для прогнозування спонтанності процесу.
(i) Якщо ∆G негативний, процес відбувається спонтанно
(ii) Якщо ∆G позитивний, процес не є спонтанним
(iii) Якщо він дорівнює нулю, процес перебуває в рівновазі
(Читайте також: Знайомство із законом Бойла)
Безкоштовна енергія Гіббса, яку спочатку називали доступною енергією, була розроблена в 1870 році американським ученим Джосією Віллардом Гіббсом. У 1873 році Гіббс описав цю "доступну енергію" як:
"Найбільший обсяг механічної роботи, який можна отримати від речовини при певній кількості в даному початковому стані, не збільшуючи об'ємну кількість і не дозволяючи теплу надходити на зовнішню сторону або зовні, за винятком випадків, коли процеси закриття залишаються в їх початковий стан ".
Початковий стан речовини, на думку Гіббса, повинен бути таким, щоб "предмети можна було перетворити з енергетично звільненого стану за допомогою оборотного процесу".
Вільна енергія Гіббса та рівновага
ΔрGƟ = ΔрHƟ - TΔрSƟ = -2,303RTlogK
Де:
K - постійна рівноваги
R - газова постійна
Т - температура
Для сильних ендотермічних реакцій значення ΔрHƟ великий і позитивний. Для цього значення реакція K буде набагато менше 1 і реакція утворює продукт.
Для сильних ендотермічних реакцій значення ΔрHƟ велике і негативне. Для такої реакції значення K було б більше 1.
