Energia lliure termodinàmica

Archiu:Energy and entropy recreation diagram PNG.png

Energia lliure termodinàmica

Archiu:Energy and entropy recreation diagram caps block 0 .png

Diagrama que correlaciona la entropía i l'energia lliure en el plegament de proteïnes. Les proteïnes tridimensionals correctament plegades (estructures natives) tenen menys energia lliure que les estructures parcialment plegades o primàries.

És la cantitat de treball que un sistema termodinàmic pot realisar. El concepte és útil en la termodinàmica de processos químics o tèrmics en l'ingenieria i en la ciència. L'energia lliure és l'energia interna d'un sistema, menys la cantitat d'energia que no pot ser utilisada per a realisar treball. Esta energia no utilisable està donada per l'entropía d'un sistema multiplicada per la temperatura absoluta del sistema.

De la mateixa manera que l'energia interna, l'energia lliure és una funció d'estat termodinàmica.

Descripció general

És possible formular vàries funcions d'energia lliure a partir de criteris de sistemes. Les funcions d'energia lliure són transformades de Legendre de l'energia interna. Para processos termodinàmics que involucren un sistema que es troba a una pressió constant p i temperatura T, l'energia lliure de Gibbs és la més útil ya que ademés d'incloure tot canvi d'entropía producte del calor, fa lo mateix per al treball pdV requerit per a "deixar espai per a molècules adicionals" produïdes com a conseqüència de diversos processos. (D'allí la seua utilitat per als químics treballant en soluciones-fases, inclosos els bioquímics.) l'energia lliure de Helmholtz posseïx una importància teòrica especial ya que és proporcional al logaritmo de la funció de partició per al conjunt canònic en mecànica estadística. (D'allí la seua utilitat per als físics; i per als químics i ingeniers treballant en fase gaseosa, que no desigen ignorar el treball pdV.)

l'energia lliure de Helmholtz concepte històricament desenrollat en primer lloc és definida com a F = O - TS, a on O és l'energia interna, T és la temperatura absoluta, i S és l'entropía. El seu canvi és igual a la cantitat de treball reversible realisat sobre, o obtenible de, un sistema a T constant. D'allí la seua denominació "contingut de treball". Ya que no fa referència a cap cantitat involucrada en realisar treball (tals com a p i V), la funció de Helmholtz és completament general: la seua disminució és la màxima cantitat de treball que pot ser realisat per un sistema, i pot aumentar com a molt per la cantitat de treball realisat en un sistema.

l'energia lliure de Gibbs G = H - TS, a on H és l'entalpia. (H = O + pV, a on p és la pressió i V és el volum.)

Històricament, estos térmens s'han utilisat de manera inconsistente. En l'àmbit de la física, energia lliure a sovint fa referència a l'energia lliure de Helmholtz, indicada en la lletra A, mentres que en la química, energia lliure es referix a l'energia lliure de Gibbs.