Helmholtz fria energi

Fyra storheter som kallas ”termodynamiska potentialer” är användbara i den kemiska termodynamiken för reaktioner och icke-cykliska processer. De är intern energi, entalpi, fri Helmholtz-energi och fri Gibbs-energi. Gibbs fria energi G definieras av

Den inre energin U kan ses som den energi som krävs för att skapa ett system i avsaknad av förändringar i temperatur eller volym. Men som diskuterades i definitionen av entalpi måste en extra mängd arbete PV utföras om systemet skapas från en mycket liten volym för att ”skapa utrymme” för systemet. Såsom diskuterades i definitionen av Helmholtz fria energi kommer en miljö med konstant temperatur T att bidra med en mängd TS till systemet, vilket minskar den totala investering som krävs för att skapa systemet. Detta nettoenergibidrag för ett system som skapas i en miljö med en temperatur T från en försumbar initial volym är den fria Gibbs-energin.

Förändringen av den fria Gibbs-energin, ΔG, i en reaktion är en mycket användbar parameter. Den kan ses som den maximala mängden arbete som kan erhållas från en reaktion. Vid oxidation av glukos är till exempel förändringen av Gibbs fria energi ΔG = 686 kcal = 2870 kJ. Denna reaktion är den viktigaste energireaktionen i levande celler.