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自由エネルギー
ギブスの自由エネルギーとヘルムホルツの自由エネルギーについて質問します。 F=U-TS,G=U＋PV-TS≡H-TSですが、 自由エネルギーを用いる際、FとGで何が違うのでしょうか？何となく、Gは相平衡などの多相系、多種粒子系 を扱うときに用いることは分かるのですけど、Fでは なぜだめなのでしょうか？また、自由エネルギー最小 (減少)とは、エントロピー最大(増大)に対応すると思いますが、なぜエントロピーではなく自由エネルギー を用いるのでしょうか？
noname#21234
- 物理学
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ギブスの自由エネルギーはエンタルピーに対応し、pV仕事を考慮しています。等圧変化のときに使います。 ヘルムホルツの自由エネルギーは内部エネルギーに対応し、pV仕事を考慮していません。等積変化のときに使います。 ＞なぜエントロピーではなく自由エネルギー 仕事として取り出せるエネルギーを計算するときに使うのでそもそもエントロピーでなくエネルギーを計算したいのです。そのうえでなぜただの内部エネルギーでいけないかですが、 内部エネルギー(やエンタルピー)は外部に取り出せる仕事を計算するのに便利ですが、持っている内部エネルギーを全て仕事として取り出すのは原理的に不可能です。 ではどれだけ取り出せるのかというと、内部エネルギーからTSだけ引いたものです。これを自由エネルギーと名づけたのです。
お礼
御回答ありがとうございます。 確かにそうですよね。ピストンの例で考えると、 ふたが完全に固定されたピストンの中の気体(ヘルムホルツ),ふたの上におもりが乗っているピストンの中の気体(ギブス)ということですよね？ "自由"とついていますが、U-TSもH-TSも仰るように 次元的にエネルギーだということに気づきました。