Free 에너지,열역학에서,에너지 같은 시설 또는 상태의 기능을 시스템에서는 열역학의 균형을 유지합니다. 자유 에너지는 에너지의 차원을 가지고 있으며,그 가치는 역사가 아니라 시스템의 상태에 의해 결정됩니다. 자유 에너지는 시스템이 어떻게 변화하고 얼마나 많은 작업을 생산할 수 있는지를 결정하는 데 사용됩니다. 그것은 두 가지 형태로 표현됩니다:헬름홀츠 자유 에너지 F,때로는 작업 함수라고 불리며 깁스 자유 에너지 G. 는 경우 U 는 내부의 에너지 시스템,태양광 발전하는 압력-볼륨 제품과 TS 온도-엔트로피 제품(T 되는 온도는 위의 절대적인 영),다음 F=U TS G=U+PV−TS. 후자의 방정식은 또한 g=H–TS 형태로 쓰여질 수 있는데,여기서 H=U+PV 는 엔탈피이다. 자유 에너지는 광범위한 특성으로,그 크기는 주어진 열역학적 상태에서 물질의 양에 의존한다는 것을 의미합니다.
변경 내에서 무료 에너지,ΔF 또는 ΔG,에 유용한 방향을 결정의 자발적인 변화를 평가하는 최대 작업에서 얻을 수 있는 열역학적 프로세스를 포함하는 화학 물질 또는 다른 유형의 반응이다. 에서 가역 프로세스의 최대 유용한 작업에서 얻을 수 있는 시스템에서 일정한 온도와 지속적인 볼륨과 동일(부)에서 변경 Helmholtz 무료 에너지−ΔF=−ΔU+TΔS,최대한 유용한 작품에서 일정한 온도와 압력을 일정(다른 작업을 수행에 대한 분위기)동일(부)에서 변경 깁스 무료 에너지−ΔG=−ΔH+TΔS. 각각의 경우에는 TΔS 엔트로피를 나타내는 용어의 열을 흡수하여 시스템에서 열 저장소 온도에서 T 조건 하에서 어디서 시스템은 최대 작동합니다. 에너지의 보존에 의해,수행 된 총 작업은 또한 경우에 따라 내부 에너지 U 또는 엔탈피 H 의 감소를 포함한다. 예를 들어,에너지 최대는 전기 작업에 의해 수행 건전지로 방전 온에서 모두 감소한의 내부는 에너지로 인해 화학반응에서 열 TΔS 흡수를 유지하기 위해 온도가 일정하는 이상적인은 최대의 열을 흡수될 수 있습니다. 을 위해 실제 건전지,전기 작업을 수행 것보다 작은 최대 작동,열 흡수되는 것 대응보다 TΔS.
변경안에는 무료 에너지 사용할 수 있는지 여부를 판단하는 변화의 상태가 자발적으로 생길 수 있습니다. 아래에 일정한 온도와 볼륨 변환이 일어날 것이 자발적으로,하나로 천천히 또는 급속하게 경우,Helmholtz 무료 에너지는 작은 마지막 상태에서는 보다 초기 상태에서는 경우,차이 ΔF 사막 주립과 초기 상태의 부정적이다. 일정한 온도와 압력 하에서 깁스 자유 에너지의 변화 인 ΔG 가 음수 인 경우 상태의 변형이 자발적으로 발생합니다.
단계 전환 교육을 제공합 예으로,때 얼음이 녹을 형태로 물에서 0.01°C(T=273.16K)으로,고체 및 액체 단계에서의 균형을 유지합니다. 다음 ΔH=79.71 그램 당 칼로리가 잠열의 융합에 의해 정의 ΔS=ΔH/T=0.292 그램 당 칼로리∙Kis 엔트로피 변경합니다. 그것이 바로 다음과 같이는 ΔG=ΔH−TΔS 로 나타내는 두 단계에서 평형과 더 유용한 것으로 작업할 수 있습에서 추출된 단계로 전환(다른 작업에 대한 분위기를 변경으로 인해 압력과 볼륨). 또한,ΔG 부 T>273.16K 을 나타내는 방향으로의 자발적인 변화에서 아이스하는 물,그리고 ΔG 에 대한 긍정적 T<273.16K 는 반전의 반응은 어는 걸립니다.