Vizualizare sursă pentru „Energie liberă”

{{Potențiale termodinamice}}
{{Termodinamică |expanded=potențiale}}
{{altesensuri}}
'''Energia liberă''' (sau '''energia liberă Helmholtz''', denumirea recomandată de [[IUPAC]] fiind '''Helmholtz energy''' sau '''Helmholtz function''')<ref>[http://goldbook.iupac.org/H02772.html IUPAC Gold Book]</ref> este o [[funcție de stare]] a unui [[sistem termodinamic]]. Energia liberă e legată de alte mărimi termodinamice fundamentale prin relația<ref>Notația tradițională folosită de fizicieni pentru energia liberă este <math>F ; \,</math> în chimie și inginerie se folosește adesea notația <math>A , \,</math> recomandată de IUPAC.</ref>

:<math> \quad F = U - T S , \,</math>

unde <math>U \,</math> este [[Energie internă|energia internă]], <math>T \,</math> [[Temperatură|temperatura]], iar <math>S \,</math> [[Entropie|entropia]].

Variația energiei libere într-o transformare ''[[transformare termodinamică#Transformare izotermă|izotermă]]'' reprezintă limita superioară a energiei care poate fi transferată către sistem în cursul transformării sub formă de [[lucru mecanic]]; această limită este atinsă [[dacă și numai dacă]] transformarea este și ''[[Termodinamică#Stări și transformări|reversibilă]]''. Într-o [[proces izoterm|transformare izotermă]] la variabile de poziție constante, un sistem va atinge o stare finală de echilibru termodinamic corespunzătoare unui ''minim'' al energiei libere.<ref>Țițeica, pp. 107–109; Fermi, pp. 77-80.</ref>

Exprimată ca funcție de ''temperatură'' și de ''variabilele de poziție'', energia liberă este un [[potențial termodinamic]].

== Istoric ==
Conceptul a fost introdus de Hermann Helmholtz în opera sa [[Thermodynamik chemischer Vorgänge]] din 1882.

==Energia liberă a unui fluid==
Fie o cantitate de [[fluid]], care poate fi un amestec de <math>c \,</math> componente din specii diferite de substanțe chimice. O stare de echilibru a acestui sistem este complet descrisă de variabilele [[temperatură]] <math>T,\,</math> [[volum (termodinamică) |volum]] <math>V\,</math> și cantitățile în care sunt prezente componentele sale <math>N=\left(N_1, ..., N_c\right)\,</math>.<ref>Cantitățile <math>N=\left(N_1, ..., N_c\right)\,</math> pot fi exprimate în unități de masă, număr de [[mol]]i sau chiar număr de molecule.</ref> Energia liberă <math>F \left( T,V,N \right) = U - T S \,</math> este un potențial termodinamic. Diferențiala totală
:<math>dF = - S \, dT - p \, dV + \sum_{k=1}^c \mu_k \, dN_k \,</math>
furnizează ecuațiile de stare
:<math>
\left(\frac{\partial F}{\partial T}\right)_{V,\{N_k\}} =-S, \quad
\left(\frac{\partial F}{\partial V}\right)_{T,\{N_k\}} = -p, \quad
\left(\frac{\partial F}{\partial N_j}\right)_{T,V,\{N_{k\ne j}\}} = \mu_j.
</math>

== Note ==
<references />

== Bibliografie ==
* [[Șerban Țițeica]]: ''Termodinamica'', Editura Academiei Republicii Socialiste România, București, 1982.
* [[I.G. Murgulescu]] și R. Vîlcu: ''Introducere în chimia fizică, Vol. III Termodinamica chimică'', Editura Academiei Republicii Socialiste România, 1982.
*[[Enrico Fermi]]: ''Thermodynamics'', Dover Publications, 1956, ISBN  978-0-486-60361-2. [http://books.google.com/ Google books]
* [[Zoltán Gábos]], [[Oliviu Gherman]]: ''Termodinamica și fizica statistică'', Editura Didactică și Pedagogică, 1964, 1967
* George C. Moisil: ''Termodinamica'', Editura Academiei RSR, București, 1988,
* Stoian Petrescu, Valeria Petrescu: ''Principiile termodinamicii - Evoluție, fundamentări, aplicații'', Editura Tehnică, București, 1983
* Ion M. Popescu: ''Fizica - Termodinamica'', Editura Politehnica Press, București, 2002
* V. Kirillin, V. Sîcev, A. Șeindlin: ''Termodinamica'', Editura Științifică și Enciclopedică, 1985, (traducere din limba rusă)

==Vezi și==
* [[Potențial termodinamic]]
* [[Potențial chimic]]
* [[Energie internă]]
* [[Entalpie liberă]]
{{Portal|Fizică|Chimie}}
{{Fizică statistică}}

[[Categorie:Termodinamică]]
[[Categorie:Chimie fizică]]
[[Categorie:Proprietăți termodinamice]]