关键区别-自由能与焓

自由能和焓是两个热力学术语，用来解释热能与热力学系统中发生的化学反应之间的关系。自由能或热力学自由能是一个热力学系统能做的功的量。换言之，自由能是热力学系统中进行热力学功的可用能量。另一方面，焓是一个热力学量，代表一个热力学系统的总能量含量。自由能和焓的关键区别在于，自由能给出了进行热力学功的总能量，而焓给出了一个热力学系统可以转化为热能的总能量。

目录

1. 概述和主要区别
2. 什么是自由能
3. 什么是焓
4. 自由能与焓的关系
5. 并列比较-自由能与焓的表格形式
6. 摘要

什么是自由能(free energy)？

自由能是热力学系统进行热力学功的可用能量。自由能有能量的维度。热力学系统的自由能值是由系统的当前状态决定的，而不是由它的历史决定的。热力学中经常讨论两种主要的自由能：亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能。

亥姆霍兹自由能

亥姆霍兹自由能是在封闭的热力学系统中，在恒定的温度和体积下进行热力学功的能量。因此，Helmholtz能量的负值表示热力学系统通过保持其体积常数所能完成的最大功。为了保持体积不变，一些总的热力学功作为边界功来做（保持系统的边界不变）。亥姆霍兹能量方程如下所示。

A=U–TS

其中A是亥姆霍兹自由能，U是内能，T是温度，它是常数，S是系统的熵。熵是一个热力学量，表示系统的热能不能转化为机械功。

图01:Hermann von Helmholtz是第一个提出亥姆霍兹自由能概念的人

吉布斯自由能：

吉布斯自由能：在一个封闭的，热力学系统中，在恒定的温度和压力下进行热力学功的能量。系统的音量可能会有所不同。自由能用G表示。吉布斯自由能方程如下所示。

G=H–TS

在上面的方程中，G是吉布斯自由能，H是系统的焓，Y是温度，这是一个常数，S是系统的熵。

什么是焓(enthalpy)？

一个系统的焓是一个相当于系统总热含量的热力学量。它等于系统的内能加上压力和体积的乘积。因此，它是一个系统的热力学性质。焓方程如下所示。

H=U+PV

因此，H是系统的焓，U是系统的内能，P是压力，V是体积。系统的焓是系统释放热量（做非机械功）的能力的指标。焓用符号H表示。

确定系统的焓，可以指示化学反应是放热的还是吸热的。系统焓的变化可以用来确定反应的热，也可以预测化学反应是自发的还是非自发的。

什么是自由能与焓的关系(the relati***hip between free energy and enthalpy)？

吉布斯自由能和焓通过下面的方程联系起来。

G=H–TS

在上面的方程中，G是吉布斯自由能，H是系统的焓，Y是温度，这是一个常数，S是系统的熵。G和H的测量单位相同。

自由能(free energy)和焓(enthalpy)的区别

总结 - 自由能(free energy) vs. 焓(enthalpy)

热力学系统的自由能和焓表示系统中可用的能量。自由能和焓的关键区别在于，自由能给出了进行热力学功的总能量，而焓给出了一个系统可以转化为热能的总能量。

引用

1.大英百科全书的编辑。“自由能源”，《大英百科全书》，大英百科全书，2012年1月5日。这里有2。赫尔曼斯汀，安妮·玛丽，D.“什么是化学和物理中的焓？”？“ThoughtCo，2018年1月25日。可在此处查阅3。”Helmholtz free energy，维基百科，维基媒体基金会，2018年2月17日。可在此处查阅4。“Gibbs（自由）能源”。《化学LibreTexts》，LibreTexts，2018年1月12日。此处提供
2.赫尔曼斯汀，安妮·玛丽，D.“化学和物理中的焓是什么？”？“ThoughtCo，2018年1月25日
3.“赫尔姆霍兹自由能源”，维基百科，维基媒体基金会，2018年2月17日
4.“吉布斯（自由）能源”，《化学LibreTexts》，歌词，2018年1月12日。