Voľná energia

Voľná energia sa dá vyjadriť vzorcom

${\displaystyle F=E-TS}$

kde ${\displaystyle E}$ je energia systému, ${\displaystyle T}$ je jeho teplota a ${\displaystyle S}$ je entropia systému. Vzorec je v skutočnosti Legendrova transformácia energie systému. Totálny diferenciál voľnej energie má potom tvar

${\displaystyle dF=\mu dN-pdV-SdT}$

kde ${\displaystyle \mu }$ je chemický potenciál, ${\displaystyle N}$ je počet častíc v systéme, ${\displaystyle p}$ je tlak a ${\displaystyle V}$ je objem.

Ak fixujeme počet častíc a teplotu systému, potom totálny diferenciál voľnej energie má tvar

${\displaystyle dF=-pdV}$

a voľná energia vyjadruje prácu, ktorú je schopný ideálny plyn vykonať izotermicky

Pri nevratnom deji je totálny diferenciál menší ako ako pri vratnom deji alebo ako v stacionárnom stave, teda platí

${\displaystyle dF<\mu dN-pdV-SdT}$

lebo pri nevratnom deji narastá entropia systému viac ako energia systému. Ak pri takomto procese fixujeme počet častíc, objem a teplotu, tak platí

${\displaystyle dF<0}$

Fyzikálny portál