亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能的区别

亥姆霍兹自由能(Helmholtz free energy): F=U-TS,

U 是系统的内能，T 是温度，S 是熵。（注意与吉布斯自由能的区别）

吉布斯自由能(Gibbs free energy): G=H-TS ,

H为焓，S为熵，T为当前温度

由于吉布斯自由能G 可以表示为G = F + pV，另有G = μN，所以F = μN –pV；

亥姆霍兹自由能的微分形式是：dF = - SdT - PdV + μdN

其中P 是压强，V 是体积，μ是化学势

在统计物理学中，亥姆霍兹自由能是一个最常用的自由能，因为它和配分函数Z直接关联：F = -kTlnZ

吉布斯自由能的微分形式是：

dG = − SdT + Vdp + μdN，

其中μ是化学势，也就是说每个粒子的平均吉布斯自由能等于化学势；

ΔG叫做吉布斯自由能变（吉布斯自由能判据）

吉布斯自由能的变化可作为恒温、恒压过程自发与平衡的判据。

吉布斯自由能改变量。表明状态函数G是体系所具有的在等温等压下做非体积功的能力。反应过程中G的减少量是体系做非体积功的最大限度。这个最大限度在可逆途径得到实现。反应进行方向和方式判据。

（功函判据）

亥姆霍兹函数是一个重要的热力学参数,等于内能减去绝对温度和熵的乘积:两个状态差值的负数等于一个可逆等温等容过程的最大功输出。

亥姆霍兹自由能是等温下做所有功的能力，亦称功函

吉布斯自由能是等温等压下除体积功以外的功的能力

玻尔兹曼常数（Boltzmann constant）（k 或kB）是有关于温度及能量的一个物理常数：

记为“K”，数值为：K=1.3806488(13)×10^-23J/K

理想气体常数等于玻尔兹曼常数与阿伏伽德罗常数的乘积：

R=kN；

熵函数

熵可以定义为玻尔兹曼常数乘以系统分子的状态数的对数值：

S=k㏑Ω；

焓变熵变

焓

焓是物体的一个热力学能状态函数，即热函：一个系统中的热力作用，等于该系统内能加上其体积与外界作用于该系统的压力的乘积的总和(Enthalpy is a combination of internal energy and flow work.)。

焓是一个状态函数，也就是说，系统的状态一定，焓的值就定了。

焓的定义式（物理意义）是这样的：H=U+pV [焓=流动内能+推动功]

其中U表示热力学能，也称为内能(Internal Energy)，即系统内部的所有能量；

p是系统的压力(Pressure)，V是系统的体积(V olume) 。

焓变

焓变(Enthalpy changes)即物体焓的变化量。

焓变是生成物与反应物的焓值差。作为一个描述系统状态的状态函数，焓变没有明确的物理意义。

ΔH(焓变)表示的是系统发生一个过程的焓的增量。

ΔH=ΔU+Δ（pV）

在恒压条件下，ΔH(焓变)数值上等于恒压反应热。

焓变是制约化学反应能否发生的重要因素之一，另一个是熵变。

熵增焓减，反应自发；

熵减焓增，反应逆向自发；

熵增焓增，高温反应自发；

熵减焓减，低温反应自发。

熵变

对于化学反应而言，若反应物和产物都处于标准状态下，则反应过程的熵变，即为该反应的标准熵变。当反应进度为单位反应进度时，反应的标准熵变为该反应的标准摩尔熵变，以△rSm表示；

1、熵：体系混乱度(或无序度)的量度。S 表示熵。也表示黑洞中不可用热量与其温度的比值。

2. 热力学第三定律：对于纯物质的晶体，在热力学零度时，熵为零。

3. 标准熵：1 mol物质在标准状态下所计算出的标准熵值，用STP表示，单位：J·mol-1 ·K －1