Energia livre termodinâmica: diferenças entre revisões

Em vista da [[segunda lei da termodinâmica]], energias mecânicas podem ser convertidas em [[energia térmica]] sem restrição, contudo nem toda energia térmica de um sistema pode ser convertida em energia mecânica. A parcela da [[energia interna]] de um sistema indisponível à conversão em energia [[mecânica]] via trabalho é determinável pelo produto da [[entropia]] <math>S</math> pela [[temperatura]] <math>T</math> do referido [[sistema]].

A [[energia]] livre [[termodinâmica]] é obtida mediante a subtração da correspondente parcela indisponível à execução de trabalho do total de energia atrelado ao sistema a se considerar, dando por resultado uma [[função de estado]] termodinâmica que representa a energia disponível para a execução de trabalho no sistema.<ref>{{citar web|url=http://www.britannica.com/EBchecked/topic/218231/free-energy |título=free energy |publicado='''www.britannica.com'''|língua2=en}}</ref> Há contudo duas possibilidades de escolha quanto à energia total a ser utilizada nos cálculos[[cálculo]]s, o que tem por consequência a definição não de uma mas sim de duas energias livres distintas.

Se a energia total em consideração for a [[energia interna]] de um sistema, que busca medir a totalidade de energia atrelada ''às partes do sistema e às relações que estas estabelecem entre entre si'', a energia livre resultante é nomeada [[energia livre de Helmholtz]] (<math>F</math>). A energia livre de Helmholtz é matematicamente definida por:

:<math> F=U-TS </math>

Se a energia total em consideraçàoconsideração for a [[entalpia]] de um sistema, grandeza que bustabusca medir não apenas a energia atrelada às partes de um sistema e à interação entre elas (a energia interna <math>U</math>) como também a energia atrelada ao sistema devido à relação deste com a sua vizinhança (dada geralmente pelo produto entre a pressão da vizinhança e o volume do sistema, <math>PV</math>), a energia live resultante é nomeada [[energia livre de Gibbs]] (<math>G</math>):

:<math> G = H - TS = (U+PV) - TS </math>

A escolha entre qual das energias livres usar é determinada pela situação. A energia livre de Helmholtz mostra-se muito útil à análise de processos que têm os correspondentes estado inicial e o estado final à mesma temperatura ([[transformação isotérmica|transformações isotérmicas]]). Se contudo, além da [[temperatura]], as pressões dos estados inicial e final também forem iguais (transformações isotérmicas[[isotérmica]]s ''e'' [[transformação isobárica|isobáricas]]), o uso da [[energia livre]] de Gibbs traz vantagens em comparação à de Helmholtz.

Como os processos que ocorrem em condições ambientes são geralmente do último caso - com o ambiente funcionando como um reservatório térmico e mecânico de forma a manter a temperatura e a pressão do sistema constantes - as variações da [[energia]] livre de Gibbs são normalmente de maior importância nos processos naturais. A espontaneidade dos processos naturais ligam-se à minimização da energia livre de Gibbs: processos que levam à diminuição desta energia livre são naturalmente espontâneos, e processos que implicariam um aumento no valor deste potencial termodinâmico não ocorrem naturalmente de forma espontânea.