Helmholtz-féle szabad energia

A reakciók és nem ciklikus folyamatok kémiai termodinamikájában négy, “termodinamikai potenciálnak” nevezett mennyiség hasznos. Ezek a belső energia, az entalpia, a Helmholtz-féle szabad energia és a Gibbs-féle szabad energia. A G Gibbs-féle szabad energiát

A belső energiát U úgy lehet elképzelni, mint a rendszer létrehozásához szükséges energiát hőmérséklet- vagy térfogatváltozás hiányában. De amint azt az entalpia meghatározásánál tárgyaltuk, további PV munkát kell végezni, ha a rendszert nagyon kis térfogatból hozzuk létre, hogy “helyet teremtsünk” a rendszernek. Amint azt a Helmholtz-féle szabad energia meghatározásánál tárgyaltuk, egy állandó T hőmérsékletű környezet TS mennyiséggel járul hozzá a rendszerhez, ami csökkenti a rendszer létrehozásához szükséges teljes befektetést. Ez a nettó energia-hozzájárulás egy elhanyagolható kezdeti térfogatból T környezeti hőmérsékleten létrehozott rendszer esetében a Gibbs-féle szabadenergia.

A Gibbs-féle szabadenergia változása, ΔG, egy reakcióban nagyon hasznos paraméter. Úgy gondolhatunk rá, mint a reakcióból nyerhető maximális munkamennyiségre. Például a glükóz oxidációja során a Gibbs-féle szabad energia változása ΔG = 686 kcal = 2870 kJ. Ez a reakció a fő energiareakció az élő sejtekben.