Helmholtzin vapaa energia

Reaktioiden ja ei-syklisten prosessien kemiallisessa termodynamiikassa on hyödyllistä käyttää neljää suuretta, joita kutsutaan termodynaamisiksi potentiaaleiksi. Ne ovat sisäenergia, entalpia, Helmholtzin vapaa energia ja Gibbsin vapaa energia. Gibbsin vapaa energia G määritellään

Sisäenergian U voidaan ajatella olevan energia, joka tarvitaan systeemin luomiseen ilman lämpötilan tai tilavuuden muutoksia. Mutta kuten entalpian määrittelyssä käsiteltiin, on tehtävä lisätyötä PV, jos systeemi luodaan hyvin pienestä tilavuudesta, jotta systeemille ”syntyy tilaa”. Kuten Helmholtzin vapaan energian määrittelyssä käsiteltiin, vakiolämpötilassa T oleva ympäristö antaa systeemille määrän TS, mikä vähentää systeemin luomiseen tarvittavaa kokonaisinvestointia. Tämä nettoenergialisäys ympäristölämpötilassa T syntyneelle systeemille, jonka alkutilavuus on häviävän pieni, on Gibbsin vapaa energia.

Gibbsin vapaan energian muutos, ΔG, reaktiossa on hyvin hyödyllinen parametri.

Gibbsin vapaan energian muutos, ΔG, on hyvin hyödyllinen parametri. Sitä voidaan ajatella reaktiosta saatavan työn enimmäismääränä. Esimerkiksi glukoosin hapettumisessa Gibbsin vapaan energian muutos on ΔG = 686 kcal = 2870 kJ. Tämä reaktio on tärkein energiareaktio elävissä soluissa.