自由能

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在热力学当中，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”。

[编辑] 吉布斯自由能和亥姆霍兹自由能

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，在化学中常用。

G = U − TS + pV = H − TS

H是系統的焓 (即熱含量)

S是系統的熵

△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)

• 亥姆霍兹自由能定义在可逆等温过程中，因为和正则系综的配分函数相联系，在物理学中最为常用。

A = U − TS

[编辑] 术语和符号的含混

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。