Definicija proste energije v znanosti

Kaj je prosta energija v kemiji in fiziki?

Prosta energija je količina energije v sistemu, ki je na voljo za opravljanje dela. PM Images, Getty Images

Izraz 'brezplačna energija' ima v znanosti več definicij:

Termodinamična prosta energija

V fiziki in fizikalni kemiji se prosta energija nanaša na količino notranje energije termodinamičnega sistema, ki je na voljo za opravljanje dela. Obstajajo različne oblike termodinamične proste energije:

Gibbsova prosta energija ali je energija ki se lahko pretvori v delo v sistemu, ki ima konstantno temperaturo in tlak.

Enačba za Gibbsovo prosto energijo je:

G = H – TS

kjer je G Gibbsova prosta energija, H je entalpija, T je temperatura in S je entropija.

Helmholtzova prosta energija je energija, ki jo je mogoče pretvoriti v delo pri stalni temperaturi in prostornini.

Enačba za Helmholtzovo prosto energijo je:

A = U – TS

kjer je A Helmholtzeva prosta energija, U je notranja energija sistema, T je absolutna temperatura (Kelvin) in S je entropija sistema.

Brezplačna energija Landau opisuje energijo odprtega sistema, v katerem se lahko delci in energija izmenjujejo z okolico.

Enačba za Landauovo prosto energijo je:

Ω = A - µN = U - TS - µN

kjer je N število delcev in μ kemijski potencial.

Variacijska prosta energija

V informacijski teoriji je variacijska prosta energija konstrukt, ki se uporablja v variacijskih Bayesovih metodah. Takšne metode se uporabljajo za aproksimacijo nepremagljivih integralov za statistiko in strojno učenje.

Druge definicije

V okoljski znanosti in ekonomiji se izraz 'brezplačna energija' včasih uporablja za označevanje obnovljivih virov ali katere koli energije, ki ne zahteva denarnega plačila.

Prosta energija se lahko nanaša tudi na energijo, ki poganja hipotetični večni stroj. Takšna naprava krši zakone termodinamike, zato se ta definicija trenutno nanaša na psevdoznanost in ne na trdo znanost.

Viri

• Baierlein, Ralph. Toplotna fizika . Cambridge University Press, 2003, Cambridge, U.K.
• Mendoza, E.; Clapeyron, E.; Carnot, R., ur. Razmišljanja o gibalni moči ognja – in drugi dokumenti o drugem zakonu termodinamike . Dover Publications, 1988, Mineola, N.Y.
• Stoner, Clinton. Poizvedbe o naravi proste energije in entropije v zvezi z biokemijsko termodinamiko. Entropija , vol. 2, št. 3. sept. 2000, str. 106–141., doi:10.3390/e2030106.