Helmholtz fri energi

Fire størrelser kaldet “termodynamiske potentialer” er nyttige i den kemiske termodynamik for reaktioner og ikke-cykliske processer. Det drejer sig om intern energi, enthalpi, Helmholtz’ frie energi og Gibbs’ frie energi. Den frie Gibbs-energi G er defineret ved

Den indre energi U kan opfattes som den energi, der kræves for at skabe et system i fravær af temperatur- eller volumenændringer. Men som det blev diskuteret i definitionen af enthalpi, skal der udføres en ekstra mængde arbejde PV, hvis systemet skabes fra et meget lille volumen for at “skabe plads” til systemet. Som beskrevet i definitionen af den frie Helmholtz-energi vil et miljø ved konstant temperatur T bidrage med en mængde TS til systemet, hvilket reducerer den samlede investering, der er nødvendig for at skabe systemet. Dette nettoenergibidrag for et system, der er skabt i et miljø med en temperatur T fra et ubetydeligt begyndelsesvolumen, er den frie Gibbs-energi.

Ændringen i den frie Gibbs-energi, ΔG, i en reaktion er en meget nyttig parameter. Den kan opfattes som den maksimale mængde arbejde, der kan opnås ved en reaktion. Ved oxidation af glukose er ændringen i Gibbs frie energi f.eks. ΔG = 686 kcal = 2870 kJ. Denne reaktion er den vigtigste energireaktion i levende celler.