Definícia voľnej energie vo vede

Čo je voľná energia v chémii a fyzike?

Voľná ​​energia je množstvo energie v systéme, ktoré je k dispozícii na vykonanie práce. PM Images, Getty Images

Fráza „voľná energia“ má vo vede viacero definícií:

Termodynamická voľná energia

Vo fyzike a fyzikálnej chémii sa voľná energia vzťahuje na množstvo vnútornej energie termodynamického systému, ktorá je k dispozícii na vykonanie práce. Existujú rôzne formy termodynamickej voľnej energie:

Gibbsova voľná energia je energie ktorý sa môže premeniť na prácu v systéme, ktorý má konštantnú teplotu a tlak.

Rovnica pre Gibbsovu voľnú energiu je:

G = H – TS

kde G je Gibbsova voľná energia, H je entalpia, T je teplota a S je entropia.

Helmholtzova voľná energia je energia, ktorá sa môže premeniť na prácu pri konštantnej teplote a objeme.

Rovnica pre Helmholtzovu voľnú energiu je:

A = U – TS

kde A je Helmholtzova voľná energia, U je vnútorná energia systému, T je absolútna teplota (Kelvin) a S je entropia systému.

Landau voľná energia opisuje energiu otvoreného systému, v ktorom sa častice a energia môžu vymieňať s okolím.

Rovnica pre voľnú energiu Landau je:

Ω = A - uN = U - TS - uN

kde N je počet častíc a μ je chemický potenciál.

Variačná voľná energia

V teórii informácie je variačná voľná energia konštrukt používaný vo variačných bayesovských metódach. Takéto metódy sa používajú na aproximáciu neovládateľných integrálov pre štatistiku a strojové učenie.

Iné definície

V environmentálnych vedách a ekonómii sa fráza „voľná energia“ niekedy používa na označenie obnoviteľných zdrojov alebo akejkoľvek energie, ktorá si nevyžaduje peňažnú platbu.

Voľná ​​energia sa môže vzťahovať aj na energiu, ktorá poháňa hypotetický stroj na večný pohyb. Takéto zariadenie porušuje zákony termodynamiky, takže táto definícia v súčasnosti označuje skôr pseudovedu než tvrdú vedu.

Zdroje

• Baierlein, Ralph. Tepelná fyzika . Cambridge University Press, 2003, Cambridge, U.K.
• Mendoza, E.; Clapeyron, E.; Carnot, R., ed. Úvahy o hybnej sile ohňa – a iné články o druhom termodynamickom zákone . Dover Publications, 1988, Mineola, N.Y.
• Stoner, Clinton. Otázky o povahe voľnej energie a entropie v súvislosti s biochemickou termodynamikou. Entropia , zv. 2, č. 3, sept. 2000, s. 106–141., doi:10.3390/e2030106.