Energia swobodna Helmholtza

Cztery wielkości zwane „potencjałami termodynamicznymi” są użyteczne w termodynamice chemicznej reakcji i procesów niecyklicznych. Są to: energia wewnętrzna, entalpia, energia swobodna Helmholtza i energia swobodna Gibbsa. Energia swobodna Gibbsa G jest zdefiniowana przez

Energia wewnętrzna U może być uważana za energię wymaganą do utworzenia układu przy braku zmian temperatury lub objętości. Ale jak omówiono w definicji entalpii, dodatkowa ilość pracy PV musi być wykonana, jeśli układ jest tworzony z bardzo małej objętości, aby „stworzyć miejsce” dla układu. Jak omówiono przy definiowaniu energii swobodnej Helmholtza, środowisko o stałej temperaturze T wniesie do układu ilość TS, zmniejszając całkowitą inwestycję niezbędną do stworzenia układu. Ten wkład energii netto dla układu utworzonego w temperaturze środowiska T z pomijalnej objętości początkowej jest wolną energią Gibbsa.

Zmiana w wolnej energii Gibbsa, ΔG, w reakcji jest bardzo użytecznym parametrem. Można o niej myśleć jako o maksymalnej ilości pracy możliwej do uzyskania w wyniku reakcji. Na przykład, podczas utleniania glukozy, zmiana w swobodnej energii Gibbsa wynosi ΔG = 686 kcal = 2870 kJ. Reakcja ta jest główną reakcją energetyczną zachodzącą w żywych komórkach.