什么是自由能?

Question

什么是自由能?

Answer 1

自由能 free energy ：在热力学当中,自由能指的是在某一个热力学过程中,系统减少的内能中可以转化为对外作功的部分,它衡量的是：在一个特定的热力学过程中,系统可对外输出的“有用能量”.可分为亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能.
自由能 free energy 在物理化学中,按照亥姆霍兹的定容自由能F与吉布斯的定压自由能G的定义,G=A+PV （p为压力,V为体积）.在生物的反应中,因为△（PV）可以忽略不计,所以两者是相同的.只有这样,A的变化△A=△U-T△S才成为主要讨论的问题（U、T、S分别是该系统的内能、绝对温度、熵）.△A给出了生物反应中释放出来可用于做功的能量上限.其变化量（一般用△G*表示）在生物学上使用时必须注意下列事项：（1）水的活度,可随意设为1.0进行计算：（2）因[H+]=1M并不符合实际情况,一般认为[H+]=10-7M（pH7）,为了区别其符号写成△G0′；（3）例如反应,因各种成分并非标准浓度（1M）,把实际浓度代入下式后其值△G′就有问题了；（4）在共轭反应中,要注意各种成分反应的变化量之和；（5）把△G0改为用平衡常数[1]（Keq）表示,往往是很有用的.例如在25℃下△G0=-RT1nKeq=-1363log10Keq