Thermodynamische Potentiale

Thermodynamische Potentiale sind Zustandsfunktionen, die den Zustand des Systems als Funktion thermodynamischer Größen beschreiben.

Die innere Energie ist eine Funktion der Entropie und des Volumens. Die Temperatur und der Druck können als partielle Differenz der inneren Energie bei konstantem Volumen bzw. Entropie ausgedrückt werden.

Die Enthalpie ist gleich der Summe aus der inneren Energie des Systems und dem Produkt aus Druck und Volumen. Die Differenzierung und Substitution von dU reduziert die Enthalpie in Abhängigkeit von Entropie und Druck. Temperatur und Volumen werden also als partielle Differentiale der Enthalpie erhalten.

Die freie Helmholtz-Energie wird als innere Energie abzüglich des Produkts aus der Temperatur und der Entropie des Systems angegeben. Bei einer infinitesimalen Änderung wird die Gleichung zu einer Funktion von Volumen und Temperatur. Entropie und Druck werden also mit Hilfe der partiellen Differenz der freien Helmholtz-Energie bestimmt.

Wenn man die innere Energie durch die Enthalpie ersetzt, wird die freie Helmholtz-Energie in die freie Gibbs-Energie umgewandelt. Durch Differenzierung und Vereinfachung wird die Gleichung auf eine Funktion von Temperatur und Druck reduziert. Ähnliche Berechnungen drücken Entropie und Volumen als partielle Ableitung der freien Gibbs-Energie aus.