Helmholtz Free Energy

反応や非循環過程の化学熱力学では、「熱力学ポテンシャル」と呼ばれる4つの量が有用である。 それらは内部エネルギー、エンタルピー、ヘルムホルツ自由エネルギー、ギブス自由エネルギーである。 ギブス自由エネルギーGは

内部エネルギーUは、温度や体積の変化がない状態で系を作るのに必要なエネルギーと考えることができる。 しかし、エンタルピーの定義で述べたように、非常に小さな体積から系を作る場合、系のための「部屋を作る」ために追加の仕事量PVが行われなければならない。 ヘルムホルツの自由エネルギーの定義で説明したように、温度Tが一定の環境では、システムに対してある量TSが寄与し、システムを作るために必要な全体的な投資を削減することができます。 環境温度Tで無視できる初期体積から生成された系に対するこの正味のエネルギー寄与がギブス自由エネルギーである

反応におけるギブス自由エネルギーの変化ΔGは、非常に有用なパラメータである。 これは、反応によって得られる仕事の最大量と考えることができる。 例えば、グルコースの酸化では、ギブス自由エネルギーの変化量ΔG = 686 kcal = 2870 kJとなります。 この反応は、生細胞における主要なエネルギー反応である。