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为什么热力学有各种自由能

发表时间：2024-08-28 20:20:36 来源：网友投稿

自由能这个名字，肯定是要突出与energy的区别的。数学形式上各个热力学势通过勒让德变换联系在一起，但另一方面，我们可以从最大功定理看到，各种热力学势就是对应宏观条件下系统可以输出的最大功。由于热力学第二定律的限制，系统的内能中只有一部分是可以输出功的，另一部分相当于“禁锢”在了系统中不能对外做功。那么能输出的那部分能量，自然就是free的能量了。内能也可以看作在满足孤立条件时的自由能。至于巨势（grandpotential）我也对这名字好奇爆了。。。巨正则系综也是，可以看得出来这个名字是粒子数成为变量导致的，但具体为何使用grand一词，不太理解。自由能(freeenergy)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：水的活度，可随意设为1.0进行计算因[H+]=1M并不符合实际情况，一般认为[H+]=10^(-7)M（pH=7），为了区别其符号写成△G0′；⑶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′就有问题了在共轭反应中，要注意各种成分反应的变化量之和把△G0改为用平衡常数（Keq）表示，往往是很有用的。

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