Ορισμός της ελεύθερης ενέργειας στην επιστήμη

Η φράση "ελεύθερη ενέργεια" έχει πολλαπλούς ορισμούς στην επιστήμη:

Στη φυσική και τη φυσική χημεία, η ελεύθερη ενέργεια αναφέρεται στην ποσότητα της εσωτερικής ενέργειας ενός θερμοδυναμικού συστήματος που είναι διαθέσιμο για την εκτέλεση της εργασίας. Υπάρχουν διάφορες μορφές θερμοδυναμικής ελεύθερης ενέργειας:

Η ελεύθερη ενέργεια του Gibbs είναι το ενέργεια που μπορεί να μετατραπεί σε εργασία σε ένα σύστημα που βρίσκεται σε σταθερή θερμοκρασία και πίεση.

Η εξίσωση για την ελεύθερη ενέργεια του Gibbs είναι:

G = Η - Τδ

όπου το G είναι ελεύθερη ενέργεια Gibbs, το Η είναι ενθαλπία, το Τ είναι η θερμοκρασία και το S είναι η εντροπία.

Helmholtz δωρεάν ενέργεια είναι η ενέργεια που μπορεί να μετατραπεί σε εργασία σε σταθερή θερμοκρασία και όγκο.

Η εξίσωση για την ελεύθερη ενέργεια Helmholtz είναι:

Α = U - TS

όπου A είναι η ελεύθερη ενέργεια Helmholtz, U είναι η εσωτερική ενέργεια του συστήματος, Τ είναι την απόλυτη θερμοκρασία (Kelvin) και S είναι η εντροπία του συστήματος.

Landau ελεύθερη ενέργεια περιγράφει την ενέργεια ενός ανοικτού συστήματος στο οποίο τα σωματίδια και η ενέργεια μπορούν να ανταλλάσσονται με το περιβάλλον.

Η εξίσωση για την ελεύθερη ενέργεια Landau είναι:

Ω = A - μN = U - TS - μN

όπου N είναι ο αριθμός των σωματιδίων και μ είναι χημικό δυναμικό.

Στη θεωρία της πληροφορίας, η παραλλακτική ελεύθερη ενέργεια είναι ένα κατασκεύασμα που χρησιμοποιείται στις παραλλαγμένες Bayesian μεθόδους. Τέτοιες μέθοδοι χρησιμοποιούνται για την προσέγγιση μη καταλλήλων ολοκληρώσεων για στατιστικές και μηχανική μάθηση.

Στην περιβαλλοντική επιστήμη και την οικονομία, η φράση "ελεύθερη ενέργεια" χρησιμοποιείται μερικές φορές για να αναφέρεται σε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας ή σε οποιαδήποτε ενέργεια που δεν απαιτεί χρηματική πληρωμή.

Η ελεύθερη ενέργεια μπορεί επίσης να αναφέρεται στην ενέργεια που τροφοδοτεί μια υποθετική μηχανή συνεχούς κίνησης. Μια τέτοια συσκευή παραβιάζει τους νόμους της θερμοδυναμικής, οπότε ο ορισμός αυτός αναφέρεται σήμερα σε μια ψευδοεπιστήμη παρά στη σκληρή επιστήμη.

• Baierlein, Ralph.Θερμική Φυσική. Πανεπιστημιακός Τύπος Cambridge, 2003, Cambridge, U.K.
• Mendoza, Ε.; Clapeyron, Ε.; Carnot, R., eds. Αντανακλάσεις σχετικά με τη δύναμη μοίρας της φωτιάς - και άλλα κείμενα για το δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής. Dover Publications, 1988, Mineola, Ν.Υ.
• Στόνερ, Κλίντον. "Διερεύνηση της φύσης της ελεύθερης ενέργειας και της εντροπίας σε σχέση με τη βιοχημική θερμοδυναμική". Εντροπία, τομ. 2, όχι. 3, Σεπτ. 2000, σελ. 106-141., Doi: 10.3390 / e2030106.