主要区别吉布斯(main difference gibbs) vs. 亥姆霍兹自由能(helmholtz free energy)

化学反应热力学中有四种主要的热力学势。它们是内能，焓，亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能。内能是与分子运动有关的能量。焓是系统的总热含量。亥姆霍兹自由能是可以从系统中获得的“有用功”。吉布斯自由能是系统能得到的最大可逆功。所有这些术语都描述了特定系统的行为。吉布斯自由能与亥姆霍兹自由能的主要区别在于吉布斯自由能是在定压下定义的，亥姆霍兹自由能是在定容下定义的。

覆盖的关键领域

1.什么是吉布斯自由能-定义、计算公式和应用2.什么是亥姆霍兹自由能-定义、计算公式和应用3.吉布斯自由能和亥姆霍兹自由能之间的区别-主要区别的比较

Key Terms: Enthalpy, Gibbs Free Energy, Helmholtz Free Energy, Internal Energy, Thermodynamic Potentials    

什么是吉布斯自由能(gibbs free energy)？

吉布斯自由能可以定义为从一个特定体系中得到的最大可逆功。为了计算吉布斯自由能，系统应该处于恒温恒压下。符号G表示吉布斯自由能。吉布斯自由能可以用来预测化学反应是自发的还是非自发的。

吉布斯自由能由SI单位J（焦耳）计算。吉布斯自由能给出了由封闭系统而不是扩展系统所做的最大工作量。当考虑可逆过程时，可以得到符合此定义的实际能量。吉布斯自由能总是计算为能量的变化。这是作为ΔG。这等于初始能量和最终能量之间的差值。吉布斯自由能的方程如下所示。

方程式

g=u–ts+pv

其中，G是吉布斯自由能，

U是系统的内部能量，

T是系统的绝对温度，

V是系统的最终体积，

P是系统的绝对压力，

S是系统的最终熵。

但是，系统的焓等于系统的内能加上压力和体积的乘积。然后，可以如下修改上述等式。

g=h–ts

或

δg=δh–t型δs

如果ΔG是负值，也就是说，反应是自发的。如果ΔG为正值，则反应为非自发反应。

Figure 1: An Exothermic Reaction

否定的ΔG表示阴性ΔH值。这意味着能量被释放到周围。这叫做放热反应。积极的ΔG表示阳性ΔH值。这是一个吸热反应。

什么是亥姆霍兹自由能(helmholtz free energy)？

亥姆霍兹自由能可以定义为一个封闭系统所能获得的“有用功”。这个术语定义为恒定的温度和恒定的体积。这个概念是由德国科学家赫尔曼·冯·赫尔姆霍兹提出的。这一项可以用下式表示。

方程式

a=u–ts

式中，A是亥姆霍兹自由能，

U是内能，

T是绝对温度，

S是系统的最终熵。

对于自发反应，ΔA为阴性。因此，当考虑系统中的化学反应时，在恒定温度和体积下的能量变化应为负值，以便使其成为自发反应。

吉布斯(gibbs)和亥姆霍兹自由能(helmholtz free energy)的区别

定义

吉布斯自由能：吉布斯自由能可以定义为从一个特定系统中得到的最大可逆功。

亥姆霍兹自由能：亥姆霍兹自由能可以定义为一个封闭系统可以获得的“有用功”。

常数参数

吉布斯自由能：吉布斯自由能是在恒温恒压下计算的。

亥姆霍兹自由能：亥姆霍兹自由能是在恒定的温度和体积下计算出来的。

应用

吉布斯自由能：吉布斯自由能经常被使用，因为它考虑了恒压条件。

亥姆霍兹自由能：亥姆霍兹自由能没有太多的使用，因为它考虑了一个恒定的体积条件。

化学反应

吉布斯自由能：当吉布斯自由能变化为负时，化学反应是自发的。

亥姆霍兹自由能：当亥姆霍兹自由能变化为负时，化学反应是自发的。

结论

吉布斯自由能和亥姆霍兹自由能是热力学上用来描述系统行为的两个热力学项。这两个术语都包括系统的内能。吉布斯自由能与亥姆霍兹自由能的主要区别在于吉布斯自由能是在定压下定义的，而亥姆霍兹自由能是在定容下定义的。

引用

1.“亥姆霍兹自由能。”亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能，这里有。查阅日期：2017年9月25日Gibbs free energy。“维基百科，维基媒体基金会，2017年9月12日，可在此处查阅。查阅日期：2017年9月25日赫尔姆霍兹自由能源。“维基百科，维基媒体基金会，2017年9月12日，可在此处查阅。2017年9月25日查阅。 2.“吉布斯自由能源”，维基百科，维基媒体基金会，2017年9月12日， 3.“亥姆霍兹自由能源”，维基百科，维基媒体基金会，2017年9月12日，