في الديناميكا الحرارية ، تُعرف طاقة جيبس الحرة أيضًا باسم المحتوى الحراري الحر ، وهو جهد ديناميكي حراري يمكن استخدامه لحساب الحد الأقصى من العمل القابل للعكس الذي يمكن أن يقوم به النظام الديناميكي الحراري عند درجة حرارة وضغط ثابتين (متساوي الحرارة ، متساوي الضغط).
كما هو الحال في الميكانيكا ، حيث يتم تعريف الانخفاض في الطاقة الكامنة على أنه أقصى عمل يمكن القيام به ، فإن الإمكانات المختلفة لها معاني مختلفة. انخفاض الطاقة الحرة جيبس (الجول في الوحدات الدولية) هو أقصى قدر من العمل غير التوسعي الذي يمكن استخراجه من نظام حراري ديناميكي مغلق ؛ لا يمكن تحقيق هذا الحد الأقصى إلا في عملية قابلة للعكس تمامًا.
عندما يتغير النظام بشكل عكسي من حالته الأولية إلى حالته النهائية ، فإن الانخفاض في طاقة جيبس الحرة يساوي العمل الذي يقوم به النظام في بيئته ، والذي يتم تقليله من خلال عمل قوة الضغط.
يتم الإشارة إلى طاقة جيبس الحرة بواسطة G ويتم التعبير عنها في المعادلة G = H - TS.
معادلة جيبس هيلمهولتز:
ΔG = ΔH - TΔS
هذه المعادلة مفيدة جدًا في التنبؤ بعفوية العملية.
(ط) إذا كانت ∆G سالبة ، تكون العملية عفوية
(2) إذا كانت ∆G إيجابية ، فإن العملية ليست تلقائية
(3) إذا كانت مساوية للصفر ، تكون العملية في حالة توازن
(اقرأ أيضًا: التعرف على قانون بويل)
تم تطوير طاقة جيبس الحرة ، التي كانت تسمى في الأصل الطاقة المتاحة ، في عام 1870 من قبل العالم الأمريكي يوشيا ويلارد جيبس. في عام 1873 ، وصف جيبس هذه "الطاقة المتاحة" على النحو التالي:
"أكبر قدر من العمل الميكانيكي الذي يمكن الحصول عليه من مادة بكمية معينة في حالة أولية معينة ، دون زيادة كمية الحجم أو السماح للحرارة بالتدفق إلى أو من خارج الجسم ، باستثناء عمليات الإغلاق المتبقية في حالتها الأولية."
يجب أن تكون الحالة الأولية للكائن ، وفقًا لـ Gibbs ، بحيث "يمكن جعل الأشياء تمر من حالة إطلاق الطاقة عن طريق عملية قابلة للعكس".
جيبس طاقة حرة وتوازن
Δ r GƟ = Δ r HƟ - TΔ r SƟ = −2.303RTlogK
أين:
K هو ثابت التوازن
R هو ثابت الغاز
T هي درجة الحرارة
للحصول على تفاعل ماص للحرارة قوي ، تكون قيمة Δ r HƟ كبيرة وإيجابية. لهذه القيمة ، سيكون التفاعل K أقل بكثير من 1 وسيشكل التفاعل منتجًا.
للحصول على تفاعل ماص للحرارة قوي ، تكون قيمة Δ r HƟ كبيرة وسلبية. لمثل هذا التفاعل ستكون قيمة K أكبر من 1.
