Énergie libre de Helmholtz

Quatre quantités appelées « potentiels thermodynamiques » sont utiles en thermodynamique chimique des réactions et des processus non cycliques. Ce sont l’énergie interne, l’enthalpie, l’énergie libre de Helmholtz et l’énergie libre de Gibbs. L’énergie libre de Gibbs G est définie par

L’énergie interne U pourrait être considérée comme l’énergie requise pour créer un système en l’absence de changements de température ou de volume. Mais comme discuté dans la définition de l’enthalpie, une quantité supplémentaire de travail PV doit être effectuée si le système est créé à partir d’un très petit volume afin de « créer de la place » pour le système. Comme nous l’avons vu dans la définition de l’énergie libre de Helmholtz, un environnement à température constante T apportera une quantité TS au système, réduisant ainsi l’investissement global nécessaire à la création du système. Cette contribution énergétique nette pour un système créé dans un environnement à température T à partir d’un volume initial négligeable est l’énergie libre de Gibbs.

La variation de l’énergie libre de Gibbs, ΔG, dans une réaction est un paramètre très utile. Elle peut être considérée comme la quantité maximale de travail pouvant être obtenue par une réaction. Par exemple, lors de l’oxydation du glucose, la variation de l’énergie libre de Gibbs est ΔG = 686 kcal = 2870 kJ. Cette réaction est la principale réaction énergétique des cellules vivantes.