自由エネルギーの概要

ギブス自由エネルギーは、システムが一定の温度と圧力で作業を実行するために利用できるエネルギーです。自由エネルギーの変化(∆G)は、反応の自発性を予測するために使用できます。

自発的なプロセスは宇宙のエントロピーを増加させますが、このエントロピーの変化を測定することは困難です。なぜなら、このエントロピーの変化には、研究対象のシステムとその周囲の無秩序の変化が含まれているからです。

ギブスの自由エネルギーの方程式を使用すると、自発性は、システムのエンタルピーとエントロピーの変化のみによって決定できます。

システムが熱を放出すると、周囲が熱を吸収し、周囲のランダム性に影響を与えます。数学的には、周囲のエントロピーは、システムの負のエンタルピー変化を温度で割ったものに等しくなります。

ギブスの方程式を並べ替えると、自由エネルギーの変化と温度の負の比率が宇宙のエントロピー変化に等しいことがわかります。