亥姆霍茲自由能和吉布斯自由能的區(qū)別

1、亥姆霍茲自由能(Helmholtz free energy):  F=U-TS,  U 是系統(tǒng)的內(nèi)能，T 是溫度，S 是熵。（注意與吉布斯自由能的區(qū)別）吉布斯自由能(Gibbs free energy):           G=H-TS ,H為焓，S為熵，T為當(dāng)前溫度由于吉布斯自由能 G 可以表示為 G = F + pV，另有G = N，所以F = N pV；亥姆霍茲自由能的微分形式是：dF = - SdT - PdV + dN 其中 P 是壓強(qiáng)，V 是體積，是化學(xué)勢(shì)在統(tǒng)計(jì)

2、物理學(xué)中，亥姆霍茲自由能是一個(gè)最常用的自由能，因?yàn)樗团浞趾瘮?shù)Z直接關(guān)聯(lián)：F = -kTlnZ吉布斯自由能的微分形式是：dG = SdT + Vdp + dN，其中是化學(xué)勢(shì)，也就是說(shuō)每個(gè)粒子的平均吉布斯自由能等于化學(xué)勢(shì)；G叫做吉布斯自由能變（吉布斯自由能判據(jù)）吉布斯自由能的變化可作為恒溫、恒壓過(guò)程自發(fā)與平衡的判據(jù)。吉布斯自由能改變量。表明狀態(tài)函數(shù)G是體系所具有的在等溫等壓下做非體積功的能力。反應(yīng)過(guò)程中G的減少量是體系做非體積功的最大限度。這個(gè)最大限度在可逆途徑得到實(shí)現(xiàn)。反應(yīng)進(jìn)行方向和方式判據(jù)。（功函判據(jù)）亥姆霍茲函數(shù)是一個(gè)重要的熱力學(xué)參數(shù),等于內(nèi)能減去絕對(duì)溫度和熵的乘積:兩個(gè)狀態(tài)差值的負(fù)數(shù)等于

3、一個(gè)可逆等溫等容過(guò)程的最大功輸出。亥姆霍茲自由能是等溫下做所有功的能力，亦稱功函吉布斯自由能是等溫等壓下除體積功以外的功的能力  玻爾茲曼常數(shù)（Boltzmann constant）（k 或 kB）是有關(guān)于溫度及能量的一個(gè)物理常數(shù)：記為“K”，數(shù)值為：K=1.3806488(13)×10-23J/K理想氣體常數(shù)等于玻爾茲曼常數(shù)與阿伏伽德羅常數(shù)的乘積：R=kN；熵函數(shù)熵可以定義為玻爾茲曼常數(shù)乘以系統(tǒng)分子的狀態(tài)數(shù)的對(duì)數(shù)值：S=k；焓變熵變焓焓是物體的一個(gè)熱力學(xué)能狀態(tài)函數(shù)，即熱函：一個(gè)系統(tǒng)中的熱力作用，等于該系統(tǒng)內(nèi)能加上其體積與外界作用于該系統(tǒng)的壓力的乘積的總和(Enthalpy

4、 is a combination of internal energy and flow work.)。焓是一個(gè)狀態(tài)函數(shù)，也就是說(shuō)，系統(tǒng)的狀態(tài)一定，焓的值就定了。焓的定義式（物理意義）是這樣的：H=U+pV 焓=流動(dòng)內(nèi)能+推動(dòng)功其中U表示熱力學(xué)能，也稱為內(nèi)能(Internal Energy)，即系統(tǒng)內(nèi)部的所有能量；p是系統(tǒng)的壓力(Pressure)，V是系統(tǒng)的體積(Volume) 。焓變焓變(Enthalpy changes)即物體焓的變化量。焓變是生成物與反應(yīng)物的焓值差。作為一個(gè)描述系統(tǒng)狀態(tài)的狀態(tài)函數(shù)，焓變沒(méi)有明確的物理意義。H(焓變)表示的是系統(tǒng)發(fā)生一個(gè)過(guò)程的焓的增量。H=U+（pV）在恒壓條件下，H(焓變)數(shù)值上等于恒壓反應(yīng)熱。焓變是制約化學(xué)反應(yīng)能否發(fā)生的重要因素之一，另一個(gè)是熵變。熵增焓減，反應(yīng)自發(fā)；熵減焓增，反應(yīng)逆向自發(fā)；熵增焓增，高溫反應(yīng)自發(fā)；熵減焓減，低溫反應(yīng)自發(fā)。熵變對(duì)于化學(xué)反應(yīng)而言，若反應(yīng)物和產(chǎn)物都處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，則反應(yīng)過(guò)程的熵變，即為該反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)熵變。當(dāng)反應(yīng)進(jìn)度為單位反應(yīng)進(jìn)度時(shí)，反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)熵變?yōu)樵摲磻?yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵變，以rSm表示；1、熵：體系混亂度(或無(wú)序度)的量度。S 表示熵。也表示黑洞中不可用熱量與其溫度的比值。2. 熱力學(xué)第三定律：對(duì)于純物質(zhì)的晶體